學習安卓開發[5] - HTTP、後臺任務以及與UI線程的交互

時間 2019-12-02

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在上一篇學習安卓開發[4] - 使用隱式Intent啓動短信、聯繫人、相機應用中瞭解了在調用其它應用的功能時隱式Intent的使用，本次基於一個圖片瀏覽APP的開發，記錄使用AsyncTask在後臺執行HTTP任務以獲取圖片URL，而後使用HandlerThread動態下載和顯示圖片java

HTTP
- 請求數據
- 解析Json數據
AsyncTask
- 主線程與後臺線程
- 後臺線程的啓動與結果返回
HandlerThread
- AsyncTask不適用於批量下載圖片
- ThreadHandler的啓動和註銷
- 建立併發送消息
- 處理消息並返回結果

HTTP

請求數據

這裏使用java.net.HttpURLConnection來執行HTTP請求，GET請求的基本用法以下，默認執行的就是GET，因此能夠省略connection.setRequestMethod("GET")，connection.getInputStream()取得InputStream後，再循環執行read()方法將數據從流中取出、寫入ByteArrayOutputStream中，而後經過ByteArrayOutputStream.toByteArray返回爲Byte數組格式，最後轉換爲String。網上還有一種方法是使用BufferedReader.readLine()來逐行讀取輸入緩衝區的數據並寫入StringBuilder。對於POST方法，可使用getOutputStream()來寫入參數。json

public byte[] getUrlBytes(String urlSpec) throws IOException {
    URL url = new URL(urlSpec);
    HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

    try {
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        InputStream in = connection.getInputStream();

        if (connection.getResponseCode() != HttpURLConnection.HTTP_OK) {
            throw new IOException(connection.getResponseMessage() +
                    "with" + urlSpec);
        }

        int bytesRead = 0;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while ((bytesRead = in.read(buffer)) > 0) {
            out.write(buffer, 0, bytesRead);
        }
        out.close();
        return out.toByteArray();
    } finally {
        connection.disconnect();
    }
}

public String getUrlString(String urlSpec) throws IOException {
    return new String(getUrlBytes(urlSpec));
}

解析Json數據

url爲百度的圖片接口，返回json格式數據，因此將API返回的json字符串轉換爲JSONObject，而後遍歷json數組，將其轉換爲指定的對象。數組

...
    String url = "http://image.baidu.com/channel/listjson?pn=0&rn=25&tag1=明星&ie=utf8";
    String jsonString = getUrlString(url);
    JSONObject jsonBody = new JSONObject(jsonString);
    parseItems(items, jsonBody);
    ...


private void parseItems(List<GalleryItem> items, JSONObject jsonObject) throws IOException, JSONException {
    JSONArray photoJsonArray = jsonObject.getJSONArray("data");
    for (int i = 0; i < photoJsonArray.length() - 1; i++) {
        JSONObject photoJsonObject = photoJsonArray.getJSONObject(i);
        if (!photoJsonObject.has("id")) {
            continue;
        }
        GalleryItem item = new GalleryItem();
        item.setId(photoJsonObject.getString("id"));
        item.setCaption(photoJsonObject.getString("desc"));
        item.setUrl(photoJsonObject.getString("image_url"));

        items.add(item);
    }
}

AsyncTask

主線程與後臺線程

HTTP相關的代碼準備好了，但沒法在Fragment類中被直接調用。由於網絡操做一般比較耗時，若是在主線程(UI線程)中直接操做，會致使界面無響應的現象發生。因此Android系統禁止任何主線程的網絡鏈接行爲，不然會報NewworkOnMainThreadException。
主線程不一樣於普通的線程，後者在完成預約的任務後便會終止，但主線程則處於無限循環的狀態，以等待用戶或系統的觸發事件。安全

後臺線程的啓動與結果返回

至於網絡操做，正確的作法是建立一個後臺線程，在這個線程中進行。AsyncTask提供了使用後臺線程的簡便方法。代碼以下：網絡

private class FetchItemsTask extends AsyncTask<Void, Void, List<GalleryItem>> {
    @Override
    protected List<GalleryItem> doInBackground(Void... voids) {
        List<GalleryItem> items = new FlickrFetchr().fetchItems();
        return items;
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(List<GalleryItem> galleryItems) {
        mItems = galleryItems;
        setupAdapter();
    }
}

重寫了AsyncTask的doInBackground方法和onPostExecute方法，另外還有兩個方法可重寫，它們的做用分別是：併發

onPreExecute(), 在後臺操做開始前被UI線程調用。能夠在該方法中作一些準備工做，如在界面上顯示一個進度條，或者一些控件的實例化，這個方法能夠不用實現。
doInBackground(Params...), 將在onPreExecute 方法執行後立刻執行，該方法運行在後臺線程中。這裏將主要負責執行那些很耗時的後臺處理工做。能夠調用 publishProgress方法來更新實時的任務進度。該方法是抽象方法，子類必須實現。
onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方法被調用後，UI 線程將調用這個方法從而在界面上展現任務的進展狀況，例如經過一個進度條進行展現。
onPostExecute(Result), 在doInBackground 執行完成後，onPostExecute 方法將被UI 線程調用，後臺的計算結果將經過該方法傳遞到UI 線程，而且在界面上展現給用戶
onCancelled(),在用戶取消線程操做的時候調用。在主線程中調用onCancelled()的時候調用

AsyncTask的三個泛型參數就是對應doInBackground(Params...)、onProgressUpdate(Progress...)、onPostExecute(Result)的，這裏設置爲async

AsyncTask<Void, Void, List<GalleryItem>>

因此線程完成後返回的結果類型爲List 。
後臺線程的啓動能夠在Fragment建立的時候執行： ide

@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    ...
    new FetchItemsTask().execute();
}

HandlerThread

AsyncTask不適用於批量下載圖片

前面經過AsyncTask建立的後臺線程獲取到了全部圖片的URL信息，接下來須要下載這些圖片並顯示到RecyclerView。但若是要在doInBackGround中直接下載這些圖片則是不合理的，這是由於：函數

圖片下載比較耗時，若是要下載的圖片較多，須要等這些圖片都下載成功後纔去更新UI，體驗不好。
下載的圖片還涉及到保存的問題，數量較大的圖片不宜直接存放在內存，並且若是要實現無限滾動來顯示圖片，內存很快就會耗盡
因此對於相似這種重複且數量較大、耗時較長的任務來講，AsyncView便再也不適合了。
換一種實現方式，既然用RecyclerView顯示圖片，在加載每一個Holder時，單獨下載對應的圖片，這樣便不會存在前面的問題了，因而該是HandlerThread登場的時候了，HandlerThread使用消息隊列工做，這種使用消息隊列的線程也叫消息循環，消息隊列由線程和looper組成，looper對象管理着線程的消息隊列，會循環檢查隊列上是否有新消息。
建立繼承了HandlerThread的ThumbnailDownloader：

public class ThumbnailDownloader<T> extends HandlerThread

這裏T設置爲以後ThumbnailDownloader的使用者，即PhotoHolder。oop

ThreadHandler的啓動和註銷

在Fragment建立時啓動線程：

@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    ...
    mThumbnailDownloader.start();
    mThumbnailDownloader.getLooper();
    ...
}

在Fragment銷燬時終止線程：

@Override
public void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    mThumbnailDownloader.quit();
}

這一步是必要的，不然即便Fragment已被銷燬，線程也會一直運行下去。

建立併發送消息

先了解一下Message和Handler

Message

給消息隊列發送的就是Message類的實例，Message類用戶須要定義這幾個變量：

what, 用戶自定義的int型消息標識代碼
obj，隨消息發送的對象
target, 處理消息的handler
target是一個handler類實例，建立的message會自動與一個Handler關聯，message待處理時，handler對象負責觸發消息事件

Handler

handler是處理message的target，也是建立和發佈message的接口。而looper擁有message對象的收件箱，因此handler老是引用着looper，在looper上發佈或處理消息。handler與looper爲多對一關係；looper擁有整個message隊列，爲一對多關係；多個message可引用同一個handler，爲多對一關係。

使用Handler
調用Handler.obtainMessage方法建立消息，而不是手動建立，obtainMessage會從公共回收池中獲取消息，這樣作能夠避免反覆建立新的message對象，更加高效。獲取到message，隨後調用sendToTarget()將其發送給它的handler，handler會將這個message放置在looper消息隊列的尾部。這些操做在queueThumbnail中完成：

public void queueThumbnail(T target, String url) {
    Log.i(TAG, "Got a URL: " + url);
    if (url == null) {
        mRequestMap.remove(target);
    } else {
        mRequestMap.put(target, url);
        mRequestHandler.obtainMessage(MESSAGE_DOWNLOAD, target)
                .sendToTarget();
    }
}

而後在RecyclerView的Adapter綁定holder的時候，調用queueThumbnail，將圖片url發送給後臺線程。

public class PhotoAdapter extends RecyclerView.Adapter<PhotoHolder> {
    ...
    @Override
    public void onBindViewHolder(PhotoHolder holder, int position) {
        ...
        mThumbnailDownloader.queueThumbnail(holder, galleryItem.getUrl());
    }

但後臺線程的消息隊列存放的不是url，而是對應的Holder，url存放在ConcurrentMap型的mRequestMap中，ConcurrentMap是一種線程安全的Map結構。存放了holder對對應url的map關係，這樣在消息隊列中處理某個holder時，能夠從mRequestMap拿到它的url。

private ConcurrentMap<T, String> mRequestMap

處理消息並返回結果

消息的處理

具體處理消息的動做經過重寫Handler.handleMessage方法實現。onLooperPrepared在Looper首次檢查消息隊列以前調用，因此在此能夠實例化handler並重寫handleMessage。下載圖片的實如今handleRequest方法中，將請求API拿到的byte[]數據轉換成bitmap。

public class ThumbnailDownloader<T> extends HandlerThread {
    ...
    @Override
    protected void onLooperPrepared() {
        mRequestHandler = new Handler() {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                if (msg.what == MESSAGE_DOWNLOAD) {
                    T target = (T) msg.obj;
                    Log.i(TAG, "Get a request for URL: " + mRequestMap.get(target));
                    handleRequest(target);
                }
            }
        };
    }


    private void handleRequest(final T target) {
        try {
            final String url = mRequestMap.get(target);
            if (url == null) {
                return;
            }
            byte[] bitmapBytes = new FlickrFetchr().getUrlBytes(url);
            final Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(bitmapBytes, 0, bitmapBytes.length);
            Log.i(TAG, "Bitmap created");
            mResponseHandler.post(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    if(mRequestMap.get(target)!=url||mHasQuit){
                        return;
                    }
                    mRequestMap.remove(target);
                    mThumbnailDownloadListener.onThumbnailDownload(target,bitmap);
                }
            });
        } catch (IOException ioe) {
            Log.e(TAG, "Error downloading image", ioe);
        }
    }

結果的返回

下載獲得的Bitmap須要返回給UI線程的holder以顯示到屏幕。如何作呢？UI線程也是一個擁有handler和looper的消息循環。因此要返回結果給UI線程，就能夠反過來，從後臺線程使用主線程的handler。
那麼，後臺線程首先須要持有UI線程的handler:

public class PhotoGalleryFragment extends Fragment {
    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        ...
        Handler responseHandler = new Handler();
        mThumbnailDownloader = new ThumbnailDownloader<>(responseHandler);
        ...
    }

ThumbnailDownloader的構造函數中接收UI線程的handler。圖片下載完成後就要向UI線程發佈message了，能夠經過Handler.post(Runnable)進行，重寫Runable.run()方法，不讓halder處理消息，而是在這裏觸發ThumbnailDownloadListener。

public class ThumbnailDownloader<T> extends HandlerThread {
    ...
    public interface ThumbnailDownloadListener<T>{
        void onThumbnailDownload(T target, Bitmap thumbnail);
    }

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

    public ThumbnailDownloader(Handler responseHandler) {
        super(TAG);
        mResponseHandler=responseHandler;
    }
    private void handleRequest(final T target) {
        ...
        mResponseHandler.post(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    if(mRequestMap.get(target)!=url||mHasQuit){
                        return;
                    }
                    mRequestMap.remove(target);
                    mThumbnailDownloadListener.onThumbnailDownload(target,bitmap);
                }
            });
        ...
    }
}

mThumbnailDownloadListener被觸發後，UI線程的註冊方法就會將後臺返回的圖片綁定到其Holder。

public class PhotoGalleryFragment extends Fragment {
    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        ...
        mThumbnailDownloader.setThumbnailDownloadListener(
                new ThumbnailDownloader.ThumbnailDownloadListener<PhotoHolder>() {
                    @Override
                    public void onThumbnailDownload(PhotoHolder target, Bitmap thumbnail) {
                        Drawable drawable = new BitmapDrawable(getResources(), thumbnail);
                        target.bindDrawable(drawable);
                    }
                }
        );
        ...
    }

如此，後臺任務的執行與返回就完成了。