Android thread and process

Потоки

Потоки позволяют выполнять несколько задач одновременно, не мешая друг другу, что даёт возможность эффективно использовать системные ресурсы. Потоки используются в тех случаях, когда одно долгоиграющее действие не должно мешать другим действиям. Например, у нас есть музыкальный проигрыватель с кнопками воспроизведения и паузы. Если вы нажимаете кнопку воспроизведения и у вас запускается музыкальный файл в отдельном потоке, то вы не можете нажать на кнопку паузы, пока файл не воспроизведётся полностью. С помощью потоков вы можете обойти данное ограничение.

Использование фоновых потоков

Чтобы быть уверенным, что ваше приложение не теряет отзывчивости, хорошим решением станет перемещение всех медленных, трудоёмких операций из главного потока приложения в дочерний.

Применение фоновых потоков — необходимое условие, если вы хотите избежать появления диалогового окна для принудительного закрытия приложения. Когда активность в Android на протяжении 5 секунд не отвечает на события пользовательского ввода (например, нажатие кнопки) или приёмник широковещательных намерений не завершает работу обработчика onReceive() в течение 10 секунд, считается, что приложение зависло. Подобные ситуации следует избегать любой ценой. Используйте фоновые потоки для всех трудоёмких операций, включая работу с файлами, сетевые запросы, транзакции в базах данных и сложные вычисления.

Android предоставляет несколько механизмов перемещения функциональности в фоновый режим.

• Activity.runOnUiThread(Runnable)
• View.post(Runnable)
• View.postDelayed(Runnable, long)
• Handlers
• AsyncTask

Класс AsyncTask позволяет определить операции, которые будут выполняться в фоне, вы также будете иметь доступ к обработчику событий, что позволит отслеживать прогресс выполнения задач и выводить результаты в контексте главного графического потока. Подробнее об этом классе в отдельной статье.

Хотя использование AsyncTask — хорошее решение, случается, что для работы в фоновом режиме приходится создавать собственные потоки и управлять ими.

В Java есть стандартный класс Thread, который вы можете использовать следующим образом:

Данный способ подходит только для операций, связанных с временем. Но вы не сможете обновлять графический интерфейс программы.

Если вам нужно обновлять интерфейс программы, то нужно использовать AsyncTask, о котором говорилось выше, или вы можете реализовать ваш собственный класс, наследованный от Thread, используя объект Handler из пакета android.os для синхронизации с потоком GUI перед обновлением пользовательского интерфейса.

Вы можете создавать дочерние потоки и управлять ими с помощью класса Handler, а также классов, доступных в пространстве имён java.lang.Thread. Ниже показан простой каркас для переноса операций в дочерний поток.

Плохое приложение

Напишем «плохое» приложение, неправильно использующее основной поток. Однажды мы писали программу для подсчёта ворон. На этот раз будем считать чёрных котов, которые перебегают нам дорогу. Зачем они это делают — молчит наука. Может быть собранная статистика поможет разгадать тайну. Добавим на экран активности кнопки и текстовую метку. Код для щелчка кнопки.

Для имитации тяжёлой работы программа делает паузу на двадцать секунд, а потом выводит текст с подсчётом котов. Если нажать на кнопку один раз и подождать двадцать секунд, то программа отработает как положено. Но представьте себе, что вы нажали на кнопку один раз. Программа запустила паузу. Вы, не дожидаясь окончания паузы, снова нажали на кнопку. Программа должна выполнить вашу команду, но предыдущая команда ещё не отработала и наступает конфликт. Попробуйте нажать на кнопку несколько раз с небольшими перерывами. В какой-то момент приложение зависнет и выведет системное диалоговое окно:

В реальных приложениях такое окно может разозлить пользователя и он поставит низкую оценку вашему приложению.

В данном случае ошибку вызывает не сам вывод текста в текстовой метке, который, к слову, тоже выполняется в основном потоке, а сам щелчок кнопки. Если вы закомментируете последние две строчки кода, связанные с TextView, то ошибка сохранится.

Вам необходимо перенести трудоёмкую задачу в отдельный поток. Для этого создаётся экземпляр класса Runnable, у которого есть метод run(). Далее создаётся объект Thread, в конструкторе у которого указывается созданный Runnable. После этого можно запускать новый поток с помощью метода start(). Перепишем пример.

Весь код мы перенесли в метод run(). Теперь вы можете безостановочно щёлкать по кнопке. На этот раз приложение сохранит свою работоспособность. Чтобы в этом убедиться, в код добавлено протоколирование логов Log.i(). При каждом нажатии создаётся новый поток, в котором выполняется код. Потоки друг другу не мешают и дожидаются своей очереди, когда система позволит им отработать.

Основной поток также называют UI-потоком. Имено в главном потоке можно обновить текст у текстовой метки. В создаваемых нами потоках это делать нельзя. Если вы уберёте комментарии с последнего примера и запустите проект, то получите сообщение об ошибке.

Нужен некий посредник между создаваемыми потоками и основным UI-потоком. В роли такого посредника служит класс Handler (полное название класса android.os.Handler, не перепутайте). Вам нужно создать экземпляр класса и указать код, который нужно выполнить.

После строчки кода с Log.i() добавьте вызов метода посредника.

Поток вызывает посредника, который в свою очередь обновляет интерфейс. В нашем случае посредник посылает пустое сообщение от потока.

Но бывает так, что от потока требуется получить информацию для обработки. Ниже упрощённый пример.

Запуск потока

Предположим, мы разрабатываем собственный проигрыватель. У нас есть кнопка Play, которая вызывает метод play() для воспроизведения музыки:

Теперь запустим метод в другом потоке. Сначала создаётся новый поток. Далее описывается объект Runnable в конструкторе потока. А внутри созданного потока вызываем наш метод play(). И, наконец, запускаем поток.

Усыпить поток

Иногда требуется временно приостановить поток («усыпить»):

Приоритет потоков

Для установки приоритета процесса используется метод setPriority(), который вызывается до запуска потока. Значение приоритета может варьироваться от Thread.MIN_PRIORITY (1) до Thread.MAX_PRIORITY (10):

Отмена выполнения потока

У потока есть метод stop(), но использовать его не рекомендуется, поскольку он оставляет приложение в неопределённом состоянии. Обычно используют такой подход:

Существует и другой способ, когда все запускаемые потоки объявляются демонами. В этом случае все запущенные потоки будут автоматически завершены при завершении основного потока приложения:

Источник

Многопоточность в Android. Все что вам нужно знать. Часть 1 — Введение

13.08.2017 в 11:40

Каждый Android разработчик, в тот или иной момент сталкивается с необходимостью иметь дело с потоками в своем приложении.

Когда приложение запускается, оно создает первый поток выполнения, известный как основной поток или main thread. Основной поток отвечает за отправку событий в соответствующие виджеты пользовательского интерфейса, а также связь с компонентами из набора инструментов Android UI.

Чтобы ваше приложение сохраняло отзывчивость, важно избегать использования основного потока для выполнения любой операции, которая может привести к его блокировке.

Сетевые операции и обращения к базе данных, а также загрузка определенных компонентов, являются типичными примерами операций, которые не следует выполнять в основном потоке. Когда они вызваны в главном потоке, они вызваны синхронно, что означает, что пользовательский интерфейс не будет ни на что реагировать до завершения операции. По этой причине, они обычно выполняются в отдельных потоках, что позволяет избежать блокировки пользовательского интерфейса во время выполнения (т. е. они выполняются асинхронно из UI).

Android предоставляет множество способов создания и управления потоками, и множество сторонних библиотек, которые делают управление потоками гораздо более приятным.

В этой статье вы узнаете о некоторых распространенных сценариях в Android разработке, где многопоточность становится важной, и некоторые простые решения, которые могут быть применены к этим сценариям, и многое другое.

Многозадачность в Android

В Android вы можете классифицировать все компоненты потоков на две основные категории:

Потоки связанные с активностью / фрагментом. Эти потоки привязаны к жизненному циклу активности / фрагмента и завершаются сразу после их уничтожения.

Потоки не связанные с активностью / фрагментом. Эти потоки могут продолжать работать за пределами жизни активности / фрагмента (если есть), из которых они были созданы.

Компоненты многопоточности, которые присоединяются к активности / фрагменту

AsyncTask

AsyncTask это наиболее основной Android компонент для организации потоков. Он прост в использовании и может быть хорошей основой для вашего сценария.

Однако, AsyncTask не подойдет, если вам нужен отложенный запуск задачи, после завершения работы вашей активности / фрагмента. Стоит отметить, что даже такая простая вещь, как вращение экрана может вызвать уничтожение активности.

Загрузчики

Загрузчики могут решить проблемы, упомянутые выше. Загрузчик автоматически останавливается, когда уничтожается активность и перезапускает себя, после пересоздания активности.

В основном есть два типа загрузчиков: AsyncTaskLoader и CursorLoader . О загрузчике CursorLoader вы узнаете далее в этой статье.

AsyncTaskLoader похож на AsyncTask , но немного сложнее.

Компоненты многопоточности, которые не присоединяются к активности / фрагменту

Service

Service это компонент, который полезен для выполнения длинных (или потенциально длительных) операций без какого-либо пользовательского интерфейса.

Service работает в основном потоке своего процесса; не создает свой собственный поток и не запускается в отдельном процессе, если вы это не указали.

Используя Service вы обязаны остановить его, когда его работа будет завершена, вызвав методы stopSelf() или stopService() .

IntentService

IntentService работает в отдельном потоке и автоматически останавливается после завершения работы.

IntentService обычно используется для коротких задач, которые не обязательно должны быть привязаны к какому-либо пользовательскому интерфейсу.

Источник

Android Process: Я тебя породил, я тебя и …

Вы когда-нибудь задумывались о том, что происходит с вашим приложением после того, как система убила его процесс за ненадобностью? Печально, но многие об этом даже не беспокоятся, словно это будет происходить в параллельной вселенной и их это не касается. Особенно этому подвержены новички. Их слепая вера в непоколебимость статик ссылок просто поражает.

В этой статье я расскажу о некоторых ошибках, которые могут возникнуть в результате нарушения шестой заповеди (не убей) по отношению к процессу приложения, и о том как проверить на сколько качественно он возвращается с того света.

Ни для кого не секрет, что процесс может быть убит системой. А вы интересовались, реально ли сымитировать это? Можно попробовать“натравить” систему на свое приложение, запуская кучу других приложений, съедающих знатный кусок памяти, а затем надеяться, что система таки снизошла до нас убив нужное приложение. Прямо какой-то шаманизм получается, а это стезя админов, но никак не программистов. Меня заинтересовало, как можно легко и быстро убить приложение, да так, будто это сделала система для освобождения ресурсов. Ведь если получится повторить подобное поведение в “лабораторных условиях”, можно будет отлавливать множество ошибок ещё на стадии разработки, либо с лёгкостью воспроизвести их для выявления причин.

Как оказалось, нужный механизм уже имеется в SDK, и это… барабанная дробь… Кнопка «Terminate Application».

Нажатие на нее аналогично выполнению следующего кода:
Это, собственно, и убивает процесс. Похожее действие происходит когда система пытается избавиться от ненужного процесса.

Для того, чтобы воспроизвести ситуацию с возобновлением работы приложения после его полной остановки, нужно проделать следующую последовательность действий:

1. Используя Android Stidio запустить приложение;
2. Свернуть приложение нажатием кнопки «Home»;
3. В Android Studio, перейти на вкладку Android, выбрать приложение и нажать кнопку «Terminate Application»;
4. Развернуть свернутое приложение.

Если Activity не совсем корректно обрабатывает восстановление после уничтожения, вы сразу это заметите. В лучшем случае оно упадёт, в худшем зависнет.

Итак, мы научились выманивать один из самых скрытных типов ошибок. Давайте научимся эти ошибки предвидеть. Начнем с самых очевидных случаев, а затем плавно перейдем к менее однозначным случаям.

Ситуация 1: Статик — это не надёжно

Как видно из кода, в первой Activity разработчик решил не “заморачиваться” и поместил данные в статические переменные. Это весьма соблазнительно, когда нужно передать достаточно неординарный объект, не поддающийся простой сериализации. Над второй Activity он тоже не долго думал и не сделал проверки на нул. Зачем, когда первая Activity всё уже сделала?

Проделываем описанную ранее последовательность по корректному уничтожению процесса на второй Activity. Приложение падает.

Что случилось?
Проблема тут не в отсутствии проверки на null. Самая страшная проблема — это потеря пользовательских данных. Статические объекты не должны быть хранилищем данных, особенно если это их единственное место. Касается это как обычных переменных так и синглтонов. Так что если в статике хранится что-то важное, будьте готовы это важное потерять в любой момент.

Что делать?
Наличие таких ошибок, зачастую, свидетельствует о низкой квалификации программиста, либо о слишком высоком чувстве лени. О том как делать правильно, написано огромное количество туториалов. В приведенном примере лучше всего подойдёт передача данных через бандл. Также можно писать эти данные в SharedPreferences, либо стоит задуматься о создании базы данных.
Важно: Не стоит забывать, что синглтон это тоже статик переменная. Если вы используете синглтон, то он должен выступать лишь как инструмент облегчающий доступ к данным, но ни как не быть единственным хранилищем для них.

Волшебная сила Application
Как часто я вижу советы использовать класс Application как синглтон либо инициализировать синглтон в методе onCreate() класса Application. Якобы после этого он станет круче чем Ленин, то есть будет живее всех живых при любых обстоятельствах. Возможно, это частный случай заблуждения встретившийся только мне. Причем, все публикации которые я находил, явно не заявляют о подобных свойствах синглтона. В некоторых из них говорится, что синглтон может быть уничтожен сборщиком мусора если инициировать его в классе Activity (что для меня звучит немного дико). В других пугают выгрузкой класса из класслоадера (а это уже похоже на правду).

Сейчас я не собираюсь выяснять, что тут правда а что домыслы. В любом случае это лишь снижает вероятность потери статик ссылки но ни как не спасает от остановки процесса. Остановка процесса приведет к полному уничтожению класслоадера, а вместе с ним и уничтожению всех классов, включая класс Application.

Ситуация 2: setRetainInstance как решение всех проблем

Такая реализация — стойка к любым вращениям экрана. Все будет работать как часы. До поры до времени…
Применим последовательность действий для хитрого уничтожения процесса, когда диалог открыт. При разворачивании ничего не произойдет. Однако, при вызове invokePersonChoose приложение вылетит с NullPointerException.

Что случилось?
setRetainInstance(true) не позволяло диалогу уничтожиться. После уничтожения процесса диалог все-таки был уничтожен. Activity восстанавливает фрагмент насколько это возможно. К сожалению, слушатель не восстанавливается, так как он был установлен совершенно в другом месте для совершенно другого объекта. Когда в диалоге, в методе invokePersonChoose, происходит обращение к слушателю, выбрасывается исключение. И беда тут не в отсутствии проверки на null. Поставить проверку на null без должной реакции на пустую ссылку будет еще более худшим решением.

Что делать?
В интернете описана куча способов передачи сообщений из фрагмента в Activity. К сожалению, не все из них правильные. Следующий способ правильный и один из моих любимых:

Activity реализует нужный интерфейс:

Единственное, что не стоит забывать, Activity может быть уже уничтожена когда дело дойдет до отправки сообщения. Поэтому обязательно проверьте добавлен ли фрагмент на Activity.
По мимо Activity можно использовать родительский фрагмент или Target фрагмент.

Еще пара слов про setRetainInstance
Замечу, это лишь частный случай с setRetainInstance. Количество проблем которые он может скрыть(а не решить) немного больше. Вместе со слушателями также теряются и все остальные переменные. Все, что не было сохранено в методе onSaveInstanceState, будет потеряно.
Также, он скрывает проблему когда класс диалога анонимный. Допустим, в момент создания нового объекта диалога, переопределен какой либо метод, в этом случае создастся объект анонимного класса.

Если этот диалог будет уничтожен и система попытается его восстановить выбросится исключение ClassNotFoundException.

Ситуация 3: Разорванные нити

Если запустить этот код и не дожидаясь его завершения свернуть приложение, а затем вырубить процесс, то при разворачивании ничего не предвещает беды, приложение не падает, а диалог показывается. Ждём немножко… Ещё ждём… Потом ещё ждём… Диалог не закрывается, хоть и должен был сделать это уже давно.

Что случилось?
При уничтожении процесса останавливаются все его потоки, а при восстановлении запускается только главный поток. Так что если ваш поток работает слишком долго, будьте готовы к тому, что он будет остановлен. Причём не обязательно делать что-то долго, на эти грабли можно наступить и при использовании wait notify. Особенно забавно будет, если в качестве объекта для блокировки использовать public static final Object, ведь мы то уже знаем, что статик объекты не исключение при уничтожении процесса.

Что делать?
Если задача занимает много времени вынести ее в отдельный сервис и запустить в новом процессе, плюс вывести foreground Notification, иначе процесс все равно будет убит. В случае с wait notify все немного сложнее и зависит от конкретной ситуации. Вообще, тема работы с потоками достаточно обширна, и давать какой-то конкретный совет тут неуместно. Разве что не усложнять и не лезть в дебри, из которых не сможешь вылезти.

Ситуация 4: Письмо в никуда

Для того чтобы первая Activity не уничтожалась при поворотах экрана, в файл манифеста добавлены configChanges.

Во второй Activity есть кнопка, нажатие по которой шлет сообщение для смены цвета.

При возвращении на первую Activity цвет View будет изменен.

Однако, если перейти на вторую Activity, свернуть приложение, убить процесс, а затем развернуть приложение, случится кое-что не предвиденное. Сколько бы раз вы не нажимали на кнопку смены цвета, при возвращении на первую Activity ее View будет белоснежной.

Что случилось?
Не смотря на то, что стек активностей сохранился, после разворачивания приложения была восстановлена только вторая Activity. Фактически, сообщения о смене цвета уходили в никуда. Так как на тот момент не существовало объектов, подписанных на это событие. При возвращении на первую Activity она была восстановлена, но подписываться на событие смены цвета было уже поздно.

Что делать?
Первым делом нужно уяснить главное — если вы работаете с одной Activity, остальные для нее не существуют. Если нужно донести какую либо информацию, используйте предназначенный для этого setResult. Еще не следует слепо полагаться на жизненные циклы. Как видно из примера, если Activity 1 запустила Activity 2 то это еще не значит, что метод onCreate первой Activity был выполнен.
Также замечу, этот пример показывает не только на проблемы со стеком активностей, но и проблемы со всем, что связано с посылкой сообщений. Исключением будут только BroadcastReceiver-ы, прописанные в манифесте, либо запланированные через AlarmManager. Все остальное не дает 100% гарантии на доставку сообщения адресату.

Заключение

“Бывалым кодерам” эти ситуации могут показаться очевидными, а примеры на столько не естественными, что просто воротит. Однако, все мы когда-то начинали с нуля и писали код от которого сейчас было бы стыдно. Знай я об этих граблях в самом начале своего пути, шишек на лбу было бы меньше. Надеюсь, эта статья поможет наставить на путь истинный большое количество начинающих Android программистов. От “Бывалых” буду рад увидеть комментарии. А еще лучше если вы дополните список или напишете, помогла ли эта статья в ловле багов из разряда “Как?! Такого не может быть!”.

На этом закончу. Спасибо за внимание. Напоследок замечу, в рукаве у меня еще остался один неординарный случай. Он еще не изучен мной до конца, но я надеюсь в скором времени расколоть этот крепкий орешек. Так что ждите продолжения.

Источник