- Потоки
- Использование фоновых потоков
- Плохое приложение
- Запуск потока
- Усыпить поток
- Приоритет потоков
- Отмена выполнения потока
- Служба (Service)
- Создание службы
- Жизненный цикл служб
- Запуск сервиса и управление его перезагрузкой
- Запуск и остановка служб
- PlayService.java
- Пример для Kotlin
- Список всех запущенных сервисов
- Ущемление прав службы
- Системные службы
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
Служба (Service)
Службы (Сервисы) в Android работают как фоновые процессы и представлены классом android.app.Service. Они не имеют пользовательского интерфейса и нужны в тех случаях, когда не требуется вмешательства пользователя. Сервисы работают в фоновом режиме, выполняя сетевые запросы к веб-серверу, обрабатывая информацию, запуская уведомления и т.д. Служба может быть запущена и будет продолжать работать до тех пор, пока кто-нибудь не остановит её или пока она не остановит себя сама. Сервисы предназначены для длительного существования, в отличие от активностей. Они могут работать, постоянно перезапускаясь, выполняя постоянные задачи или выполняя задачи, требующие много времени.
Клиентские приложения устанавливают подключение к службам и используют это подключение для взаимодействия со службой. С одной и той же службой могут связываться множество клиентских приложений.
Android даёт службам более высокий приоритет, чем бездействующим активностям, поэтому вероятность того, что они будут завершены из-за нехватки ресурсов, заметно уменьшается. По сути, если система должна преждевременно завершить работу запущенного сервиса, он может быть настроен таким образом, чтобы запускаться повторно, как только станет доступно достаточное количество ресурсов. В крайних случаях прекращение работы сервиса (например, задержка при проигрывании музыки) будет заметно влиять на впечатления пользователя от приложения, и в подобных ситуациях приоритет сервиса может быть повышен до уровня активности, работающей на переднем плане.
Используя сервис, можете быть уверены, что ваши приложения продолжат работать и реагировать на события, даже если они в неактивном состоянии. Для работы службам не нужен отдельный графический интерфейс, как в случае с активностями, но они по-прежнему выполняются в главном потоке хода приложения. Чтобы повысить отзывчивость вашего приложения, нужно уметь переносить трудоёмкие процессы (например, сетевые запросы) в фоновые потоки, используя классы Thread и AsyncTask.
Службы идеально подходят для проведения постоянных или регулярных операций, а также для обработки событий даже тогда, когда активности вашего приложения невидимы, работают в пассивном режиме или закрыты.
Сервисы запускаются, останавливаются и контролируются из различных компонентов приложения, включая другие сервисы, активности и приёмники широковещательных намерений. Если ваше приложение выполняет задачи, которые не зависят от прямого взаимодействия с пользователем, сервисы могут стать хорошим выбором.
Запущенные сервисы всегда имеют больший приоритет, чем бездействующие или невидимые активности, поэтому менее вероятно, что их работа завершится преждевременно при распределении ресурсов. Единственная причина, почему Android может досрочно остановить Сервис, — выделение дополнительных ресурсов для компонентов, работающих на переднем плане (как правило, для активностей). Если такое случится, ваш сервис автоматически перезапустится, когда будет достаточно доступных ресурсов.
Когда сервис напрямую взаимодействует с пользователем (например, проигрывая музыку), может понадобиться повысить его приоритет до уровня активностей, работающих на переднем плане. Это гарантия того, что сервис завершится только в крайнем случае, но при этом снижается его доступность во время выполнения, мешая управлять ресурсами, что может испортить общее впечатление от приложения.
Приложения, которые регулярно обновляются, но очень редко или нерегулярно взаимодействуют с пользователем, можно назвать первыми кандидатами на реализацию в виде сервисов. Проигрыватели MP3 и приложения, отслеживающие спортивные результаты, — примеры программ, которые должны постоянно работать и обновляться без необходимости отображать активность.
Создание службы
Чтобы определить службу, необходимо создать новый класс, расширяющий базовый класс Service. Можно воспользоваться готовым мастером создания класса для сервиса в Android Studio. Щёлкаем правой кнопкой мыши на папке java (или на имени пакета) и выбираем New | Service | Service:
В следующем окне выбираем имя сервиса (флажки оставляем) и нажимаем кнопку Finish.
При этом сервис автоматически зарегистрируется в манифесте в секции .
Если бы мы убрали флажки на экране мастера, то оба атрибута имели бы значение false. Например, атрибут exported даёт возможность другим приложениям получить доступ к вашему сервису.
Имеются и другие атрибуты, например, permission, чтобы сервис запускался только вашим приложением.
Также вы можете обойтись без мастера и создать вручную класс сервиса и запись в манифесте, теперь вы знаете, из чего он состоит.
Жизненный цикл служб
Подобно активностям служба имеет свои методы жизненного цикла:
Для быстрого создания заготовок нужных методов используйте команду меню Code | Override Methods. или набирайте сразу имя метода, используя автодополнение.
Реализуя эти методы обратного вызова в своей службе, вы можете контролировать жизненные циклы службы. В полном жизненном цикле службы существует два вложенных цикла:
- полная целая жизнь службы — промежуток между временем вызова метода onCreate() и временем возвращения onDestroy(). Подобно активности, для служб производят начальную инициализацию в onCreate() и освобождают все остающиеся ресурсы в onDestroy()
- активная целая жизнь службы — начинается с вызова метода onStartCommand(). Этому методу передаётся объект Intent, который передавали в метод startService().
Из своего приложения службу можно запустить вызовом метода Context.startService(), остановить через Context.stopService(). Служба может остановить сама себя, вызывая методы Service.stopSelf() или Service.stopSelfResult().
Можно установить подключение к работающей службе и использовать это подключение для взаимодействия со службой. Подключение устанавливают вызовом метода Context.bindService() и закрывают вызовом Context.unbindService(). Если служба уже была остановлена, вызов метода bindService() может её запустить.
Методы onCreate() и onDestroy() вызываются для всех служб независимо от того, запускаются ли они через Context.startService() или Context.bindService().
Если служба разрешает другим приложениям связываться с собой, то привязка осуществляется с помощью дополнительных методов обратного вызова:
- IBinder onBind(Intent intent)
- onUnbind(Intent intent)
- onRebind(Intent intent)
В метод обратного вызова onBind() передают объект Intent, который был параметром в методе bindService(), а в метод обратного вызова onUnbind() — объект Intent, который передавали в метод unbindService(). Если служба разрешает связывание, метод onBind() возвращает канал связи, который используют клиенты, чтобы взаимодействовать со службой. Метод обратного вызова onRebind() может быть вызван после onUnbind(), если новый клиент соединяется со службой.
Запуск сервиса и управление его перезагрузкой
В большинстве случаев также необходимо переопределить метод onStartCommand(). Он вызывается каждый раз, когда сервис стартует с помощью метода startService(), поэтому может быть выполнен несколько раз на протяжении работы. Вы должны убедиться, что ваш сервис это предусматривает.
Метод onStartCommand() заменяет устаревший метод onStart(), который использовался в Android 2.0. В отличие от onStart() новый метод позволяет указать системе, каким образом обрабатывать перезапуски, если сервис остановлен системой без явного вызова методов stopService() или stopSelf().
Службы запускаются в главном потоке приложения; это значит, что любые операции, выполняющиеся в обработчике onStartCommand(), будут работать в контексте главного потока GUI. На практике при реализации сервиса в методе onStartCommand() создают и запускают новый поток, чтобы выполнять операции в фоновом режиме и останавливать сервис, когда работа завершена.
Такой подход позволяет методу onStartCommand() быстро завершить работу и даёт возможность контролировать поведение сервиса при его повторном запуске, используя одну из констант.
- START_STICKY — Описывает стандартное поведение. Похоже на то, как был реализован метод onStart() в Android 2.0. Если вы вернёте это значение, обработчик onStartCommand() будет вызываться при повторном запуске сервиса после преждевременного завершения работы. Обратите внимание, что аргумент Intent, передаваемый в onStartCommand(), получит значение null. Данный режим обычно используется для служб, которые сами обрабатывают свои состояния, явно стартуя и завершая свою работу при необходимости (с помощью методов startService() и stopService()). Это относится к службам, которые проигрывают музыку или выполняют другие задачи в фоновом режиме
- START_NOT_STICKY — Этот режим используется в сервисах, которые запускаются для выполнения конкретных действий или команд. Как правило, такие службы используют stopSelf() для прекращения работы, как только команда выполнена. После преждевременного прекращения работы службы, работающие в данном режиме, повторно запускаются только в том случае, если получат вызовы. Если с момента завершения работы Сервиса не был запущен метод startService(), он остановится без вызова обработчика onStartCommand(). Данный режим идеально подходит для сервисов, которые обрабатывают конкретные запросы, особенно это касается регулярного выполнения заданных действий (например, обновления или сетевые запросы). Вместо того, чтобы перезапускать сервис при нехватке ресурсов, часто более целесообразно позволить ему остановиться и повторить попытку запуска по прошествии запланированного интервала
- START_REDELIVER_INTENT — В некоторых случаях нужно убедиться, что команды, которые вы посылаете сервису, выполнены. Этот режим — комбинация предыдущих двух. Если система преждевременно завершила работу сервиса, он запустится повторно, но только когда будет сделан явный запрос на запуск или если процесс завершился до вызова метода stopSelf(). В последнем случае вызовется обработчик onStartCommand(), он получит первоначальное намерение, обработка которого не завершилась должным образом.
Обратите внимание, что при окончании всех операций каждый из этих режимов требует явной остановки сервиса с помощью методов stopService() или stopSelf().
Режим перезапуска, который вы указываете в качестве значения, возвращаемого методом onStartCommand(), будет влиять на параметры, передаваемые при последующих вызовах.
Изначально намерение выступает в качестве параметра, который передастся в метод startService() при запуске сервиса. После перезапуска системой он может иметь значение null (если установлен режим START_STICKY) или оригинальное (если установлен флаг START_REDELIVER_INTENT).
Параметр flag может помочь узнать, как именно был запущен сервис:
- START_FLAG_REDELIVERY — указывает на то, что параметр Intent повторно передан при принудительном завершении работы сервиса перед явным вызовом метода stopSelf()
- START_FLAG_RETRY — указывает на то, что сервис повторно запущен после непредвиденного завершения работы; передается в том случае, если ранее сервис работал в режиме START_STICKY
Запуск и остановка служб
Чтобы запустить службу, в клиентском приложении необходимо вызывать метод startService(). Существует два способа вызова службы:
Пример для явного вызова службы с именем MyService:
Также можно явно определить службу, создав экземпляр класса этой службы.
Пример неявного вызова службы:
Чтобы использовать этот пример, необходимо включить константу SERVICE_ACTION, идентифицирующую службу, в класс MyService, например:
Используйте фильтр намерений, чтобы зарегистрировать его как провайдера SERVICE_ACTION. Если служба потребует разрешений, которые не имеет ваше приложение, то запрос вызовет исключение SecurityException.
Как только сервис завершил выполнение тех действий, для которых он запускался, вы должны вызвать метод stopSelf() либо без передачи параметра, чтобы ускорить остановку работы, либо передав значение startId, чтобы убедиться, что задачи выполнены для всех экземпляров, запущенных с помощью вызова startService(), как показано в следующем фрагменте:
Явная остановка сервиса по завершении необходимых задач позволяет системе получать обратно ресурсы, которые в ином случае оставались бы заняты. Поскольку приоритет сервисов повышенный, система, как правило, не завершает их работу, поэтому её окончание по собственной инициативе может существенно улучшить эффективность использования ресурсов вашим приложением.
Для остановки работы используйте метод stopService(), передавая ему объект Intent, определяющий нужный сервис.
Если метод startService() вызывается для сервиса, который уже работает, обработчик onStartCommand(), принадлежащий объекту Service, будет вызван повторно. Вызовы startService() не накапливаются, поэтому единственный вызов метода stopService() завершит работу сервиса, неважно, сколько раз производился вызов startService().
Давайте создадим практическое приложение для работы со службой. Наша служба будет запускать на воспроизведение музыкальный файл, который будет проигрываться в фоновом режиме. Управлять службой можно будет из активности. Создайте новый проект. Для службы создайте отдельный класс PlayService. Служба будет загружать музыкальный файл sample.mp3 из каталога res/raw/ (разместите там свой MP3-файл).
PlayService.java
Зарегистрируем службу в файле манифеста.
В файле разметки для активности определим две кнопки: Старт и Стоп:
В классе активности в обработчиках событий кнопок будем вызывать методы startService() и stopService() для управления службой.
Запущенная служба будет выполняться независимо от состояния активности, несмотря на то, что эти компоненты находятся в одном приложении: если её завершить, служба все равно останется работать.
Если вы хотите, чтобы сервис запускался и после перезагрузки устройства, то следует создать приёмник широковещательных сообщений и запустить в нём сервис.
Приёмник регистрируется в манифесте с именем действия BOOT_COMPLETED:
Пример для Kotlin
Класс для службы, которая будет генерировать случайные числа через определённый промежуток времени. Не забудьте прописать службу в манифесте.
Разместите на экране активности три кнопки: запуск, остановка и статус службы. Код для активности.
Список всех запущенных сервисов
Ущемление прав службы
Google последовательно борется с ограничениями для служб, урезая их возможности. Делается это для того, чтобы службы не висели в памяти бесконечно долго и тратили заряд батареи. Ограничение возможностей происходит постепенно от версии к версии. В последних версиях уже можно столкнуться с примерами, когда выкидывается исключение при неправильной работе с службами.
Для решения проблем следует изучить такие вещи как JobScheduler, Firebase Job Dispatcher, WorkManager. Также появилось понятие Foreground service.
Системные службы
Кроме создания собственных сервисов, вы можете использовать системные сервисы. Вот небольшой список:
- Account Service — служба для управления пользовательскими учётными записями
- Activity Service — служба для управления активностями
- Alarm Service — служба для отправки разовых или периодических оповещений в заданное время
- Bluetooth Service — служба для Bluetooth
- Clipboard Service — служба для управления буфером обмена
- Connectivity Service — служба для управления сетевыми соединениями
- Download Service — служба для управления загрузками
- Input Method Service — служба для управления текстовым вводом
- JobScheduler — служба для планирования задач
- Location Service — служба для отслеживания координат
- Layout Inflater Service — служба для управления компоновкой экрана при динамическом создании из кода
- NFC Service — служба для управления NFC
- Notification Service — служба для управления уведомлениями
- Power Service — служба для управления энергопотреблением
- Search Service — служба для управления глобальным поиском
- Sensor Service — служба для доступа к датчикам
- Telephony Service — служба для управления телефонными функциями
- Vibrator Service — служба для доступа к виброзвонку
- Wallpaper Service — служба для управления обоями на домашнем экране
- Wifi Service — служба для управления соединениями Wi-Fi
Источник
