Android開發之旅：程式與執行緒

引言

當應用程式的元件第一次執行時，Android將啟動一個只有一個執行執行緒的Linux程式。預設，應用程式所有的元件執行在這個程式和執行緒中。然而，你可以安排元件執行在其他程式中，且你可以為程式衍生出其它執行緒。本文從下面幾點來介紹Android的程式與執行緒：

1. 1、程式
2. 2、執行緒
   1. 2.1、遠端過程呼叫（Remote procedure calls，RPCs）
   2. 2.2、執行緒安全方法

1、程式

元件執行於哪個程式中由清單檔案控制。元件元素——<activity>、<service>、<receiver>、<provider>，都有一個process屬性可以指定元件執行在哪個程式中。這個屬性可以設定為每個元件執行在自己的程式中，或者某些元件共享一個程式而其他的不共享。他們還可以設定為不同應用程式的元件執行在同一個程式中——假設這些應用程式共享同一個Linux使用者ID且被分配了同樣的許可權。<application>元素也有process屬性，為所有的元件設定一個預設值。

所有的元件都在特定程式的主執行緒中例項化，且系統呼叫元件是由主執行緒派遣。不會為每個例項建立單獨的執行緒，因此，對應這些呼叫的方法——諸如View.onKeyDown()報告用使用者的行為和生命週期通知，總是執行在程式的主執行緒中。這意味著，沒有元件當被系統呼叫時應該執行很長時間或阻塞操作（如網路操作或迴圈計算），因為這將阻塞程式中的其它元件。你可以為長操作衍生獨立的執行緒。

public boolean onKeyDown(int keyCode,KeyEvent event)：預設實現KeyEvent.Callback.onKeyMultiple()，當按下檢視的KEYCODE_DPAD_CENTER或KEYCODE_ENTER然後釋放時執行，如果檢視可用且可點選。

引數

keyCode-表示按鈕被按下的鍵碼，來自KeyEvent 
event-定義了按鈕動作的KeyEvent物件

返回值

如果你處理事件，返回true；如果你想下一個接收者處理事件，返回false。

當記憶體剩餘較小且其它程式請求較大記憶體並需要立即分配，Android要回收某些程式，程式中的應用程式元件會被銷燬。當他們再次執行時，會重新開始一個程式。

當決定終結哪個程式時，Android會權衡他們對使用者重要性的相對權值。例如，與執行在螢幕可見的活動程式相比（前臺程式），它更容易關閉一個程式，它的活動在螢幕是不可見（後臺程式）。決定是否終結程式，取決於執行在程式中的元件狀態。關於元件的狀態，將在後面一篇——元件生命週期中介紹。

2、執行緒

雖然你可能會將你的應用程式限制在一個程式中，但有時候你會需要衍生一個執行緒做一些後臺工作。因為使用者介面必須很快地響應使用者的操作，所以活動寄宿的執行緒不應該做一些耗時的操作如網路下載。任何不可能在短時間完成的操作應該分配到別的執行緒。

執行緒在程式碼中是用標準的Java執行緒物件建立的，Android提供了一些方便的類來管理執行緒——Looper用於線上程中執行訊息迴圈、Handler使用者處理訊息、HandlerThread使用者設定一個訊息迴圈的執行緒。

Looper類

該類使用者線上程中執行訊息迴圈。執行緒預設沒有訊息迴圈，可以線上程中呼叫prepare()建立一個執行迴圈；然後呼叫loop()處理訊息直到迴圈結束。大部分訊息迴圈互動是通過Handler類。下面是一個典型的執行一個Looper執行緒的例子，分別使用prepare()和loop()建立一個初始的Handler與Looper互動： 

 

1. class LooperThread extends Thread {   
2.       public Handler mHandler;   
3.         
4.       public void run() {   
5.           Looper.prepare();   
6.             
7.           mHandler = new Handler() {   
8.               public void handleMessage(Message msg) {   
9.                   // process incoming messages here   
10.               }   
11.           };   
12.             
13.           Looper.loop();   
14.       }   
15.  }  

 

更多的關於Looper的資訊及Handler、HandlerThread請參閱相關資料。

2.1、遠端過程呼叫（Remote procedure calls，RPCs）

Android有一個輕量級的遠端過程呼叫機制——方法在本地呼叫卻在遠端（另外一個程式中）執行，結果返回給呼叫者。這需要將方法呼叫和它伴隨的資料分解為作業系統能夠理解的層次，從本地程式和地址空間傳輸到遠端程式和地址空間，並重新組裝呼叫。返回值以相反方向傳輸。Android提供了做這些工作的所有程式碼，這樣我們可以專注於定義和執行RPC介面本身。

一個RPC介面僅包含方法。所有的方法同步地執行（本地方法阻塞直到遠端方法執行完成），即使是沒有返回值。簡言之，該機制工作原理如下：首先，你用簡單的IDL（interface definition language，介面定義語言）宣告一個你想實現的RPC介面。從這個宣告中，aidl工具生成一個Java介面定義，提供給本地和遠端程式。它包含兩個內部類，如下圖所示：

內部類有管理你用IDL定義的介面的遠端過程呼叫所需要的所有程式碼。這兩個內部類都實現了IBinder介面。其中之一就是在本地由系統內部使用，你寫程式碼可以忽略它。另外一個是Stub，擴充套件自Binder類。除了用於有效地IPC（interprocess communication）呼叫的內部程式碼，內部類在RPC介面宣告中還包含方法宣告。你可以定義Stub的子類實現這些方法，如圖中所示。

通常情況下，遠端過程有一個服務管理（因為服務能通知系統關於程式和它連線的其它程式的資訊）。它有由aidl工具生成的介面檔案和Stub子類實現的RPC方法。服務的客戶端僅有由aidl工具生成的介面檔案。

下面介紹服務如何與它的客戶端建立連線：

• 服務的客戶端（在本地端的）應該實現onServiceConnected() 和onServiceDisconnected() 方法，因此當與遠端服務建立連線成功和斷開連線是會通知它。然後呼叫bindService() 建立連線。
• 服務的onBind()方法將實現為接受或拒絕連線，者取決於它接受到的意圖（該意圖傳送到binServive()）。如果連線被接受，它返回一個Stub子類的例項。
• 如果服務接受連線，Android呼叫客戶端的onServiceConnected()方法且傳遞給它一個IBinder物件，返回由服務管理的Stub子類的一個代理。通過代理，客戶端可以呼叫遠端服務。

這裡只是簡單地描述，省略了一些RPC機制的細節。你可以查閱相關資料或繼續關注Android開發之旅，後面將為你奉上。

2.2、執行緒安全方法

在一些情況下，你實現的方法可能會被不止一個執行緒呼叫，因此必須寫成執行緒安全的。這對遠端呼叫方法是正確的——如上一節討論的RPC機制。當從IBinder程式中呼叫一個IBinder物件中實現的一個方法，這個方法在呼叫者的執行緒中執行。然而，當從別的程式中呼叫，方法將在Android維護的IBinder程式中的執行緒池中選擇一個執行，它不在程式的主執行緒中執行。例如，一個服務的onBind()方法在服務程式的主執行緒中被呼叫，在onBind()返回的物件中執行的方法（例如，實現RPC方法的Stub子類）將線上程池中被呼叫。由於服務可以有一個以上的客戶端，所以同時可以有一個以上的執行緒在執行同一個IBinder方法。因此，IBinder的方法必須是執行緒安全的。

同樣，一個內容提供者可以接受其它程式產生的資料請求。雖然ContentResolver 和 ContentProvider 類隱藏程式通訊如何管理的，對應哪些請求的ContentResolver 方法——query()、insert()、delete()、update()、getType()，在內容提供者的程式的執行緒池中被呼叫，而不是在這一程式的主執行緒中。因為這些方法可以同時從任意數量的執行緒中呼叫，他們也必須實現為執行緒安全的。

本系列的其它文章：

1. Android 開發之旅：環境搭建及HelloWorld
2. Android 開發之旅：HelloWorld專案的目錄結構
3. Android 開發之旅：android架構
4. Android 開發之旅：應用程式基礎及元件
5. Android 開發之旅：應用程式基礎及元件（續）
6. Android 開發之旅：活動與任務
7. 從android架構到這篇基本內容都是意譯自Android SDK文件。