Android 线程下载 handle 使用分析

从 AsyncTask 说起

在Android网络库之HttpURLConnection与数据解析我们提到了利用 AsyncTask 在后台运行耗时操作。

AsyncTask是执行后台线程的最简单方式，但它不适用于那些重复且长时间运行的任务。虽然耗时操作在后台运行，不会使系统崩溃，但是我们如果加载图片不能等它全都下载之后一起显示（内存占用也是一个问题）。

考虑到上面的问题，很多应用通常会选择仅在需要显示图片时才需要下载。

主线程

Android系统中，线程使用的收件箱叫作消息队列（message queue）。使用消息队列的线程叫作消息循环（message loop）。消息循环会循环检查队列上是否有新消息。消息循环由线程和looper组成。Looper对象管理着线程的消息队列。主线程就是个消息循环，因此也拥有looper。主线程的所有工作都是由其looper完成的。looper不断从消息队列中抓取消息，然后完成消息指定的任务。

private ThumbnailDownloader<PhotoHolder> mThumbnailDownloader;
...
@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setRetainInstance(true);
    new FetchItemsTask().execute();

    // 创建 HandlerThread
    mThumbnailDownloader = new ThumbnailDownloader<>();
    // 初始化Looper
    mThumbnailDownloader.start();
    mThumbnailDownloader.getLooper();
    Log.i(TAG, "Background thread started");
}
@Nullable
@Override
public View onCreateView(@NonNull LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container, @Nullable Bundle savedInstanceState) {
    ...
}

@Override
public void onDestroyView() {
    super.onDestroyView();
    mThumbnailDownloader.clearQueue();
}

ThumbnailDownloader的 getLooper() 方法是在 start() 方法之后调用的。（稍后会学习更多有关Looper的知识）这能保证线程就绪，避免潜在竞争（尽管极少发生）。因为 getLooper() 方法能执行成功，说明 onLooperPrepared() 方法肯定早已完成。这样，queueThumbnail（）方法因Handler为空而调用失败的情况就能避免了。
在 onDestroy() 方法内调用 quit() 方法结束线程。这非常关键。如不终止 HandlerThread ，它会一直运行下去，成为僵尸。

@Override
public void onBindViewHolder(@NonNull PhotoHolder photoHolder, int position) {
    GalleryItem galleryItem = mGalleryItems.get(position);
    Drawable placeholder = getResources().getDrawable(R.drawable.bill_up_close);
    photoHolder.bindDrawable(placeholder);
    // 获取图片 url 传入，添加下载任务
    mThumbnailDownloader.queueThumbnail(photoHolder, galleryItem.getUrl());
}

Handler、Looper、Message 结构分析

剖析Message

Message需要自己定义三个变量，分别是

What：用户定义的int型消息代码，用来描述消息
obj：用户指定，随消息发送的对象
target：处理消息的 Handler

剖析 Handler

作用：创建、发布、处理 Message

我们来说一下 Handler 使用时的流程，结合一下代码分析。

public void queueThumbnail(T target, String url){
    Log.i(TAG, "Got a URL: "+url);
    if(url == null){
        mRequestMap.remove(target);
    }else{
        // 使用一个标记下载请求的T类型作为key，
        // 我们可以存取和请求关联的URL下载链接
        // 这个标记对象是PhotoHolder， 下载结果就能很方便的发送给显示图片的UI元素
        mRequestMap.put(target, url);
        // 将下载消息添加到后台线程的消息队列中
        mRequestHandler.obtainMessage(MESSAGE_DOWNLOAD, target)
            .sendToTarget();
    }
}

我们在obtainMessage(…) 方法获取消息，紧接着用让这个Message调用 sendToTarget() 方法将其发送给它的Handler，Handler 会将这个Message放置在 Looper 消息队列的尾部。
Looper 取得消息队列中的Message后，会将他发送给消息的目标Handler去处理。消息一般实在目标 Handler 的 Handler.handleMessage(…) 实现方法中进行处理的。

@Override
protected void onLooperPrepared() {
    mRequestHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            if(msg.what == MESSAGE_DOWNLOAD){
                T target = (T)msg.obj;
                Log.i(TAG, "Got a request for URL: " + mRequestMap.get(target));
                // 获取图片的耗时操作
                handleRequest(target);
            }
        }
    };
}

上述代码中，我们是在 onLooperPrepared() 方法里实现 Handler.handleMessage(...) 方法的。HandlerThread.onLooperPrepared() 是在Looper首次检查消息队列之前调用，所以该方法是创建Handler实现的好地方。

在Handler.handleMessage(…)方法中，首先检查消息类型(what)，再获取obj值（T类型下载请求），然后将其传递给handleRequest(…)方法处理。（前面说过，队列中的下载消息取出并可以处理时，就会触发调用Handler.handleMessage(…)方法。handleRequest() 方法是下载执行的地方。在这里，确认URL有效后，就将它传递给FlickrFetchr新实例。确切地说，此处使用的是Android网络库之HttpURLConnection与数据解析中创建的FlickrFetchr.getUrlBytes(…)方法。

传递 Handler

我们使用 mRequestHandler，已经可以从主线程安排后台任务。

反过来，也可以从后台线程使用与主线程关联的Handler，安排主线任务

![从ThumbnailDownloader线程上规划主线程任务]

主线程是一个拥有 handler 和 Looper 的消息循环。主线程上创建的 Handler 会自动与它的 Looper 相关联。主线程上创建的这个 Handler 也可以传递给另一线程。传递出去的 Handler 与创建它的线程 Looper 始终保持着联系。因此，已传出 Handler 负责处理的所有消息都将在主线程的消息队列中处理。

// HandlerThread 文件
// 来自主线程的 Handler
private Handler mResponseHandler;
private ThumbnailDownloadListener<T> mThumbnailDownloadListener;

// 新增监听器接口 响应下载请求
public interface ThumbnailDownloadListener<T>{
    void onThumbnailDownloaded(T target, Bitmap bitmap);
}

public void setThumbnailDownloadListener(ThumbnailDownloadListener<T> listener){
    mThumbnailDownloadListener = listener;
}

public ThumbnailDownloader(Handler responseHandler){
    super(TAG);
    mResponseHandler = responseHandler;
}

// 主线程创建的Handler
Handler responseHandler = new Handler();

mThumbnailDownloader = new ThumbnailDownloader<>(responseHandler);
mThumbnailDownloader.setThumbnailDownloadListener(
    new ThumbnailDownloader.ThumbnailDownloadListener<PhotoHolder>() {
        // 实现接口中的抽象方法，来更新UI
        @Override
        public void onThumbnailDownloaded(PhotoHolder photoHolder, Bitmap bitmap) {
            Drawable drawable = new BitmapDrawable(getResources(), bitmap);
            photoHolder.bindDrawable(drawable);
        }
    }
);

那么就有一个疑问了，如果在这里面更新UI，那么在PhotoAdapter中的 onBindViewHolder() 中的

1	mThumbnailDownloader.queueThumbnail(photoHolder, galleryItem.getUrl());

是什么用途呢？

其实显而易见 queueThumbnail() 方法的作用是向消息队列中添加下载请求，而下载之后负责更新UI是利用在主线程创建的 mResponseHandler 处理的。

说回正题，现在，通过mResponseHandler，ThumbnailDownloader能够使用与主线程 Looper 绑定的 Handler。同时，还有ThumbnailDownloadListener 使用返回的 Bitmap 执行UI更新操作。具体来说，就是通过 onThumbnailDownloaded 实现，使用新下载的 Bitmap 来设置 PhotoHolder 的 Drawable。

我们在 handleRequest 方法中添加下面代码

mResponseHandler.post(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        if(mRequestMap.get(target) != url || mHasQuit){
            return;
        }
        mRequestMap.remove(target);
        mThumbnailDownloadListener.onThumbnailDownloaded(target, bitmap);
    }
});

Message设有回调方法属性后，取出队列的消息是不会发给target Handler的。相反，存储在回调方法中的 Runnable 的 run() 方法会直接执行。

那么上述代码有什么作用呢？

首先，它再次检查 requestMap。这很有必要，因为 RecyclerView 会循环使用其视图。在ThumbnailDownloader下载完成 Bitmap 之后，RecyclerView可能循环使用了 PhotoHolder 并相应请求了一个不同的URL。该检查可保证每个PhotoHolder都能获取到正确的图片，即使中间发生了其他请求也无妨。
接下来，检查mHasQuit值。如果ThumbnailDownloader已经退出，运行任何回调方法可能都不太安全。
最后，从requestMap中删除配对的PhotoHolder-URL，然后将位图设置到目标PhotoHolder上。

总结

最后，我们做一个流程总结，当然，很多细节我没有写在里面，例如mResponse的监听器接口、清理队列、处理完一个Handler之后在Map中删除相应的target，仅供参考。

之后会从源码的角度继续分析Android的Handler机制。