Android 多線程程式設計：IntentService & HandlerThread

Android 多線程開發的演變

因為 Android 是使用 Java 開發的，是以當我們談及 Android 中的多線程，必然繞不過 Java 中的多線程程式設計。但在這篇文章中，我們不會過多地分析 Java 中的多線程程式設計的知識。我們會在以後分析 Java 并發程式設計的時候分析 Java 中的多線程、線程池和并發 API 的用法。

我們先來總結一下 Android 多線程程式設計的演變過程：

首先是 Java 的 Thread。因為本身在建立一個線程和銷毀一個線程的時候會有一定的開銷，當我們任務的執行時間相比于這個開銷很小的時候，單獨建立一個線程就顯得不劃算。是以，當程式中存在大量的、小的任務的時候，建議使用線程池來進行管理。

但我們一般也很少主動去建立線程池，這是因為——也許是考慮到開發者自己去維護一個線程池比較複雜—— Android 中已經為我們設計了 AsyncTask。AsyncTask 内部封裝了一個線程池，我們可以使用它來執行耗時比較短的任務。但 AsyncTask 也有一些缺點：

如果你的程式中存在很多的不同的任務的時候，你可能要為每個任務定義一個 AsyncTask 的子類。
從異步線程切換到主線程的方式不如 RxJava 簡潔。

是以，在實際開發的過程中，我通常使用 RxJava 來實作異步的程式設計。尤其是局部的優化、不值得專門定義一個 AsyncTask 類的時候，RxJava 用起來更加舒服。

上面的多線程建立的隻是普通的線程，對系統來說，優先級比較低。在 Android 中還提供了 IntentService 來執行優先級相對較高的任務。啟動一個 IntentService 任務的時候會将任務添加到其内部的、異步的消息隊列中執行。此外，IntentService 又繼承自 Service，是以這讓它具有異步和較高的優先級兩個優勢。

在之前的文章中，我們已經分析過 AsyncTask、RxJava 以及用來實作線程切換的 Handler. 這裡奉上這些文章的連結：

《Android AsyncTask 源碼分析》
《RxJava2 系列-1：一篇的比較全面的 RxJava2 方法總結》
《RxJava2 系列-2：背壓和Flowable》
《RxJava2 系列-3：使用 Subject》

在這裡我們要分析 IntentService 和 HandlerThread，它們都會使用到 Android 中的 Handler 機制，你可以通過下面的文章來進行了解：

《Android 消息機制：Handler、MessageQueue 和 Looper》

1、異步消息隊列：HandlerThread

如果你之前還沒有了解過 Handler 的實作的話，那麼最好通過我們上面的那篇文章《Android 消息機制：Handler、MessageQueue 和 Looper》了解一下。因為 HandlerThread 就是通過封裝一個 Looper 來實作的。

1.1 HandlerThread 的使用

HandlerThread 繼承自線程類 Thread，内部又維護了一個 Looper，Looper 内又維護了一個消息隊列。是以，我們可以使用 HandlerThread 來建立一個異步的線程，然後不斷向該線程發送任務。這些任務會被封裝成消息放進 HandlerThread 的消息隊列中被執行。是以，我們可以用 HandlerThread 來建立異步的消息隊列。

在使用 HandlerThread 的時候有兩個需要注意的地方：

因為 HandlerThread 内部的 Looper 的初始化和開啟循環的過程都在 run() 方法中執行，是以，在使用 HandlerThread 之前，你必須調用它的 start() 方法。
因為 HandlerThread 的 run() 方法使用 Looper 開啟一個了無限循環，是以，當不再使用它的時候，應該調用它的 quitSafely() 或 quit() 方法來結束該循環。

在使用 HandlerThread 的時候隻需要建立一個它的執行個體，然後使用它的 Looper 來建立 Handler 執行個體，并通過該 Handler 發送消息來将任務添加到隊列中。下面是一個使用示例：

myHandlerThread = new HandlerThread("MyHandlerThread");
myHandlerThread.start();
handler = new Handler( myHandlerThread.getLooper() ){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        // ... do something
    }
};
handler.sendEmptyMessage(1);

這裡我們建立了 HandlerThread 執行個體之後用它來建立 Handler 然後通過 Handler 把任務加入到消息隊列中進行執行。

顯然，使用 HandlerThread 可以很輕松地實作一個消息隊列。你隻需要在建立了 Handler 之後向它發送消息，然後所有的任務将被加入到隊列中執行。當然，它也有缺點。因為所有的任務将會被按順序執行，是以一旦隊列中有某個任務執行時間過長，那麼就會導緻後續的任務都會被延遲處理。

1.2 HandlerThread 源碼解析

下面是該 API 的源碼，實作也比較簡單，我們直接通過注釋來對主要部分進行說明：

public class HandlerThread extends Thread {
    int mPriority;
    int mTid = -1;
    Looper mLooper;
    private @Nullable Handler mHandler;

    public HandlerThread(String name) {
        super(name);
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }
    
    protected void onLooperPrepared() { }

    // 在這個方法開啟了 Looper 循環，因為是一個無限循環，是以不适用的時候應該将其停止
    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
    
    // 擷取該 HandlerThread 對應的 Looper
    public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) { }
            }
        }
        return mLooper;
    }

    public boolean quit() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quit();
            return true;
        }
        return false;
    }

    public boolean quitSafely() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quitSafely();
            return true;
        }
        return false;
    }

    // ... 無關代碼
}

上面的代碼比較簡單明了，在 run() 方法中初始化 Looper 并執行。如果 Looper 還沒有被建立，那麼當調用

getLooper()

方法擷取 Looper 的時候會讓線程阻塞。當 Looper 建立完畢之後會喚醒所有阻塞的線程繼續執行。另外，就是兩個停止 Looper 的方法。它們基本上就是對 Looper 進行了一層封裝。

2、IntentService

2.1 使用 IntentService

IntentService 繼承自 Serivce，是以它比普通的多線程任務優先級要高。這使得它相比于普通的異步任務不容易被系統 kill 掉。它内部也是通過一個 Looper 來實作的，是以也是一種消息隊列。在研究它的源碼之前，我們先來看一下它的使用。

IntentService 的使用是比較簡單的，隻需要：1).繼承它并實作其中的

onHandleIntent()

方法；2). 将 IntentService 注冊到 manifest 中；3). 像開啟一個普通的服務那樣開啟一個 IntentService 即可。下面是該類的一個使用示例：

public class FileRecognizeTask extends IntentService {

    public static void start(Context context) {
        Intent intent = new Intent(context, FileRecognizeTask.class);
        context.startService(intent);
    }
    
    public FileRecognizeTask() {
        super("FileRecognizeTask");
    }

    @Override
    protected void onHandleIntent(@androidx.annotation.Nullable @Nullable Intent intent) {
        // 你的需要異步執行的業務邏輯
    }
}

OK，介紹完了 IntentService 的使用，我們再來分析一下它的源碼。

2.2 IntentService 源碼分析

實作 IntentService 的時候使用到了我們上面分析過的 HandlerThread. 首先，在

onCreate()

回調方法中建立了一個 HandlerThread，然後使用它的 Looper 建立了一個 ServiceHandler：

HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);

ServiceHandler 是 IntentSerice 的内部類，其定義如下：

private final class ServiceHandler extends Handler {

    public ServiceHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        onHandleIntent((Intent)msg.obj);
        stopSelf(msg.arg1);
    }
}

ServiceHandler 用來執行被添加到隊列中的消息。它會回調 IntentService 中的

onHandleIntent()

方法，也就是我們實作業務邏輯的方法。當消息執行完畢之後，會調用 Service 的

stopSelf(int)

方法來嘗試停止服務。注意這裡調用的是

stopSelf(int)

而不是

stopSelf()

。它們之間的差別是，當還存在沒有完成的任務的時候

stopSelf(int)

不會立即停止服務，而

stopSelf()

方法會立即停止服務。

IntentSerivce 的

onCreate()

方法會在第一次啟動的時候被調用，來建立服務。而

onStartCommond()

方法會在每次啟動的時候被調用。下面是該方法的定義。

@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
    Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
    msg.arg1 = startId;
    msg.obj = intent;
    mServiceHandler.sendMessage(msg);
}

@Override
public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
    onStart(intent, startId);
    return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
}

onStartCommand()

内部調用了

onStart()

來處理請求。在

onStart()

方法中會通過 mServiceHandler 建立一個消息，并将該消息發送給 mServiceHandler. 該消息會在被 mServiceHandler 放進消息隊列中排隊，并在合适的時機被執行。

是以，我們可以總結一下 IntentService 的工作過程：首先，當我們第一次啟動 IntentService 的時候會初始化一個 Looper 和 Handler；然後調用它的 onStartCommond() 方法，把請求包裝成消息之後發送到消息隊列中等待執行；當消息被 Handler 處理的時候會回調 IntentService 的

onHandleIntent()

方法來執行。此時，如果又有一個任務需要執行，那麼 IntentService 的 onStartCommond() 方法會再次被執行并把請求封裝之後放入隊列中。當隊列中的所有的消息都執行完畢，并且沒有新加入的請求，那麼此時服務就會自動停止，否則服務還會繼續在背景執行。

這裡，同樣也應該注意下，IntentService 中的任務是按照被添加的順序來執行的。

總結

以上就是我們對 IntentService 和 HandlerThread 的分析。它們都是使用了 Handler 來實作，是以搞懂它們的前提是搞懂 Handler。關于 Handler，還是推薦一下筆者的另一篇文章《Android 消息機制：Handler、MessageQueue 和 Looper》。

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Android 多線程程式設計：IntentService & HandlerThread

Android 多線程開發的演變

1、異步消息隊列：HandlerThread

1.1 HandlerThread 的使用

1.2 HandlerThread 源碼解析

2、IntentService

2.1 使用 IntentService

2.2 IntentService 源碼分析

總結

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Android 多線程程式設計：IntentService &amp; HandlerThread

Android 多線程開發的演變

1、異步消息隊列：HandlerThread

1.1 HandlerThread 的使用

1.2 HandlerThread 源碼解析

2、IntentService

2.1 使用 IntentService

2.2 IntentService 源碼分析

總結

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Android 多線程程式設計：IntentService & HandlerThread