學習安卓開發[5] - HTTP、後臺任務以及與UI執行緒的互動
在上一篇學習安卓開發[4] - 使用隱式Intent啟動簡訊、聯絡人、相機應用 中瞭解了在呼叫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，然後使用HandlerThread動態下載和顯示圖片
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HTTP
- 請求資料
- 解析Json資料
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AsyncTask
- 主執行緒與後臺執行緒
- 後臺執行緒的啟動與結果返回
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HandlerThread
- AsyncTask不適用於批量下載圖片
- ThreadHandler的啟動和登出
- 建立併發送訊息
- 處理訊息並返回結果
HTTP
請求資料
這裡使用java.net.HttpURLConnection來執行HTTP請求，GET請求的基本用法如下，預設執行的就是GET，所以可以省略connection.setRequestMethod("GET")，connection.getInputStream()取得InputStream後，再迴圈執行read()方法將資料從流中取出、寫入ByteArrayOutputStream中，然後通過ByteArrayOutputStream.toByteArray返回為Byte陣列格式，最後轉換為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資料並寫入StringBuilder。對於POST方法，可以使用getOutputStream()來寫入引數。
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資料
url為百度的圖片介面，返回json格式資料，所以將API返回的json字串轉換為JSONObject，然後遍歷json陣列，將其轉換為指定的物件。
...
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
主執行緒與後臺執行緒
HTTP相關的程式碼準備好了，但無法在Fragment類中被直接呼叫。因為網路操作通常比較耗時，如果在主執行緒(UI執行緒)中直接操作，會導致介面無響應的現象發生。所以Android系統禁止任何主執行緒的網路連線行為，否則會報NewworkOnMainThreadException。
主執行緒不同於普通的執行緒，後者在完成預定的任務後便會終止，但主執行緒則處於無限迴圈的狀態，以等待使用者或系統的觸發事件。
後臺執行緒的啟動與結果返回
至於網路操作，正確的做法是建立一個後臺執行緒，在這個執行緒中進行。AsyncTask提供了使用後臺執行緒的簡便方法。程式碼如下：
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，它們的作用分別是：
- onPreExecute(), 在後臺操作開始前被UI執行緒呼叫。可以在該方法中做一些準備工作，如在介面上顯示一個進度條，或者一些控制元件的例項化，這個方法可以不用實現。
- doInBackground(Params...), 將在onPreExecute 方法執行後馬上執行，該方法執行在後臺執行緒中。這裡將主要負責執行那些很耗時的後臺處理工作。可以呼叫 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方法被呼叫後，UI 執行緒將呼叫這個方法從而在介面上展示任務的進展情況，例如通過一個進度條進行展示。
- onPostExecute(Result), 在doInBackground 執行完成後，onPostExecute 方法將被UI 執行緒呼叫，後臺的計算結果將通過該方法傳遞到UI 執行緒，並且在介面上展示給使用者
- onCancelled(),在使用者取消執行緒操作的時候呼叫。在主執行緒中呼叫onCancelled()的時候呼叫
AsyncTask的三個泛型引數就是對應doInBackground(Params...)、onProgressUpdate(Progress...)、onPostExecute(Result)的，這裡設定為
AsyncTask<Void, Void, List<GalleryItem>>
所以執行緒完成後返回的結果型別為List<GalleryItem>。
後臺執行緒的啟動可以在Fragment建立的時候執行：
@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
...
new FetchItemsTask().execute();
}
HandlerThread
AsyncTask不適用於批量下載圖片
前面通過AsyncTask建立的後臺執行緒獲取到了所有圖片的URL資訊，接下來需要下載這些圖片並顯示到RecyclerView。但如果要在doInBackGround中直接下載這些圖片則是不合理的，這是因為：
- 圖片下載比較耗時，如果要下載的圖片較多，需要等這些圖片都下載成功後才去更新UI，體驗很差。
-
下載的圖片還涉及到儲存的問題，數量較大的圖片不宜直接存放在記憶體，而且如果要實現無限滾動來顯示圖片，記憶體很快就會耗盡
所以對於類似這種重複且數量較大、耗時較長的任務來說，AsyncView便不再適合了。
換一種實現方式，既然用RecyclerView顯示圖片，在載入每個Holder時，單獨下載對應的圖片，這樣便不會存在前面的問題了，於是該是HandlerThread登場的時候了，HandlerThread使用訊息佇列工作，這種使用訊息佇列的執行緒也叫訊息迴圈，訊息佇列由執行緒和looper組成，looper物件管理著執行緒的訊息佇列，會迴圈檢查佇列上是否有新訊息。
建立繼承了HandlerThread的ThumbnailDownloader：
public class ThumbnailDownloader<T> extends HandlerThread
這裡T設定為之後ThumbnailDownloader的使用者，即PhotoHolder。
ThreadHandler的啟動和登出
在Fragment建立時啟動執行緒：
@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
...
mThumbnailDownloader.start();
mThumbnailDownloader.getLooper();
...
}
在Fragment銷燬時終止執行緒：
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
mThumbnailDownloader.quit();
}
這一步是必要的，否則即使Fragment已被銷燬，執行緒也會一直執行下去。
建立併發送訊息
先了解一下Message和Handler
Message
給訊息佇列傳送的就是Message類的例項，Message類使用者需要定義這幾個變數：
- what, 使用者自定義的int型訊息標識程式碼
- obj，隨訊息傳送的物件
-
target, 處理訊息的handler
target是一個handler類例項，建立的message會自動與一個Handler關聯，message待處理時，handler物件負責觸發訊息事件
Handler
handler是處理message的target，也是建立和釋出message的介面。而looper擁有message物件的收件箱，所以handler總是引用著looper，在looper上釋出或處理訊息。handler與looper為多對一關係；looper擁有整個message佇列，為一對多關係；多個message可引用同一個handler，為多對一關係。
使用Handler
呼叫Handler.obtainMessage方法建立訊息，而不是手動建立，obtainMessage會從公共回收池中獲取訊息，這樣做可以避免反覆建立新的message物件，更加高效。獲取到message，隨後呼叫sendToTarget()將其傳送給它的handler，handler會將這個message放置在looper訊息佇列的尾部。這些操作在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();
}
}
然後在RecyclerView的Adapter繫結holder的時候，呼叫queueThumbnail，將圖片url傳送給後臺執行緒。
public class PhotoAdapter extends RecyclerView.Adapter<PhotoHolder> {
...
@Override
public void onBindViewHolder(PhotoHolder holder, int position) {
...
mThumbnailDownloader.queueThumbnail(holder, galleryItem.getUrl());
}
但後臺執行緒的訊息佇列存放的不是url，而是對應的Holder，url存放在ConcurrentMap型的mRequestMap中，ConcurrentMap是一種執行緒安全的Map結構。存放了holder對對應url的map關係，這樣在訊息佇列中處理某個holder時，可以從mRequestMap拿到它的url。
private ConcurrentMap<T, String> mRequestMap
處理訊息並返回結果
訊息的處理
具體處理訊息的動作通過重寫Handler.handleMessage方法實現。onLooperPrepared在Looper首次檢查訊息佇列之前呼叫，所以在此可以例項化handler並重寫handleMessage。下載圖片的實現在handleRequest方法中，將請求API拿到的byte[]資料轉換成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
下載得到的Bitmap需要返回給UI執行緒的holder以顯示到螢幕。如何做呢？UI執行緒也是一個擁有handler和looper的訊息迴圈。所以要返回結果給UI執行緒，就可以反過來，從後臺執行緒使用主執行緒的handler。
那麼，後臺執行緒首先需要持有UI執行緒的handler:
public class PhotoGalleryFragment extends Fragment {
@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
...
Handler responseHandler = new Handler();
mThumbnailDownloader = new ThumbnailDownloader<>(responseHandler);
...
}
ThumbnailDownloader的建構函式中接收UI執行緒的handler。圖片下載完成後就要向UI執行緒釋出message了，可以通過Handler.post(Runnable)進行，重寫Runable.run()方法，不讓halder處理訊息，而是在這裡觸發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執行緒的註冊方法就會將後臺返回的圖片繫結到其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。