Kotlin入门(30)多线程交互

Android开发时常会遇到一些耗时的业务场景，比如后台批量处理数据、访问后端服务器接口等等，此时为了保证界面交互的及时响应，必须通过线程单独运行这些耗时任务。简单的线程可使用Thread类来启动，无论Java还是Kotlin都一样，该方式首先要声明一个自定义线程类，对应的Java代码如下所示：

    private class PlayThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //此处省略具体的线程内部代码
        }
    }

自定义线程的Kotlin代码与Java大同小异，具体见下：

    private inner class PlayThread : Thread() {
        override fun run() {
            //此处省略具体的线程内部代码
        }
    }

线程类声明完毕，接着要启动线程处理任务，在Java中调用一行代码“new PlayThread().start();”即可，至于Kotlin则更简单了，只要“PlayThread().start()”就行。如此看来，Java的线程处理代码跟Kotlin差不了多少，没发觉Kotlin比Java有什么优势。倘使这样，真是小瞧了Kotlin，它身怀多项绝技，单单是匿名函数这招，之前在介绍任务Runnabe时便领教过了，线程Thread同样也能运用匿名函数化繁为简。注意到自定义线程类均需由Thread派生而来，然后必须且仅需重写run方法，所以像类继承、函数重载这些代码都是走过场，完全没必要每次都依样画葫芦，编译器真正关心的是run方法内部的具体代码。于是，借助于匿名函数，Kotlin的线程执行代码可以简写成下面这般：

    Thread {
        //此处省略具体的线程内部代码
    }.start()

以上代码段看似无理，实则有规，不但指明这是个线程，而且命令启动该线程，可谓是简洁明了。

线程代码在运行过程中，通常还要根据实际情况来更新界面，以达到动态刷新的效果。可是Android规定了只有主线程才能操作界面控件，分线程是无法直接调用控件对象的，只能通过Android提供的处理器Handler才能间接操纵控件。这意味着，要想让分线程持续刷新界面，仍需完成传统Android开发的下面几项工作：
1、声明一个自定义的处理器类Handler，并重写该类的handleMessage方法，根据不同的消息类型进行相应的控件操作；
2、线程内部针对各种运行状况，调用处理器对象的sendEmptyMessage或者sendMessage方法，发送事先约定好的消息类型；
举个具体的业务例子，现在有一个新闻版块，每隔两秒在界面上滚动播报新闻，其中便联合运用了线程和处理器，先由线程根据情况发出消息指令，再由处理器按照消息指令轮播新闻。详细的业务代码示例如下：

class MessageActivity : AppCompatActivity() {
    private var bPlay = false
    private val BEGIN = 0 //开始播放新闻
    private val SCROLL = 1 //持续滚动新闻
    private val END = 2 //结束播放新闻
    private val news = arrayOf("北斗三号卫星发射成功，定位精度媲美GPS", "美国赌城拉斯维加斯发生重大枪击事件", "日本在越南承建的跨海大桥未建完已下沉", "南水北调功在当代，近亿人喝上长江水", "德国外长要求中国尊重“一个欧洲”政策")

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_message)
        tv_message.gravity = Gravity.LEFT or Gravity.BOTTOM
        tv_message.setLines(8)
        tv_message.maxLines = 8
        tv_message.movementMethod = ScrollingMovementMethod()
        btn_start_message.setOnClickListener {
            if (!bPlay) {
                bPlay = true
                //线程第一种写法的调用方式，通过具体的线程类进行构造。
                //注意每个线程实例只能启动一次，不能重复启动。
                //若要多次执行该线程的任务，则需每次都构造新的线程实例。
                //PlayThread().start()
                //线程的第二种写法，采用匿名类的形式。第二种写法无需显式构造
                Thread {
                    //发送“开始播放新闻”的消息类型
                    handler.sendEmptyMessage(BEGIN)
                    while (bPlay) {
                        //休眠两秒，模拟获取突发新闻的网络延迟
                        Thread.sleep(2000)
                        val message = Message.obtain()
                        message.what = SCROLL
                        message.obj = news[(Math.random() * 30 % 5).toInt()]
                        //发送“持续滚动新闻”的消息类型
                        handler.sendMessage(message)
                    }
                    bPlay = true
                    Thread.sleep(2000)
                    //发送“结束播放新闻”的消息类型
                    handler.sendEmptyMessage(END)
                    bPlay = false
                }.start()
            }
        }
        btn_stop_message.setOnClickListener { bPlay = false }
    }

    //自定义的处理器类，区分三种消息类型，给tv_message显示不同的文本内容
    private val handler = object : Handler() {
        override fun handleMessage(msg: Message) {
            val desc = tv_message.text.toString()
            tv_message.text = when (msg.what) {
                BEGIN -> "$desc
${DateUtil.nowTime} 下面开始播放新闻"
                SCROLL -> "$desc
${DateUtil.nowTime} ${msg.obj}"
                else -> "$desc
${DateUtil.nowTime} 新闻播放结束，谢谢观看"
            }
        }
    }

}

通过线程加上处理器固然可以实现滚动播放的功能，可是想必大家也看到了，这种交互方式依旧很突兀，还有好几个难以克服的缺点：

1、自定义的处理器仍然存在类继承和函数重载的冗余写法；
2、每次操作界面都得经过发送消息、接收消息两道工序，繁琐且拖沓；
3、线程和处理器均需在指定的Activity代码中声明，无法在别处重用；
有鉴于此，Android早已提供了异步任务AsyncTask这个模版类，专门用于耗时任务的分线程处理。然而AsyncTask的用法着实不简单，首先它是个模板类，初学者瞅着模板就发慌；其次它区分了好几种运行状态，包括未运行、正在运行、取消运行、运行结束等等，一堆的概念叫人头痛；再次为了各种状况都能与界面交互，又得定义事件监听器及其事件处理方法；末了还得在Activity代码中实现监听器的相应方法，才能正常调用定义好的AsyncTask类。
初步看了下自定义AsyncTask要做的事情，直让人倒吸一口冷气，看起来很高深的样子，确实每个Android开发者刚接触AsyncTask之时都费了不少脑细胞。为了说明AsyncTask是多么的与众不同，下面来个异步加载书籍任务的完整Java代码，温习一下那些年虐过开发者的AsyncTask：

//模板类的第一个参数表示外部调用execute方法的输入参数类型，第二个参数表示运行过程中与界面交互的数据类型，第三个参数表示运行结束后返回的输出参数类型
public class ProgressAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
    private String mBook;
    //构造函数，初始化数据
    public ProgressAsyncTask(String title) {
        super();
        mBook = title;
    }

    //在后台运行的任务代码，注意此处不可与界面交互
    @Override
    protected String doInBackground(String... params) {
        int ratio = 0;
        for (; ratio <= 100; ratio += 5) {
            // 睡眠200毫秒模拟网络通信处理
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //刷新进度，该函数会触发调用onProgressUpdate方法
            publishProgress(ratio);
        }
        return params[0];
    }

    //在任务开始前调用，即先于doInBackground执行
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        mListener.onBegin(mBook);
    }

    //刷新进度时调用，由publishProgress函数触发
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        mListener.onUpdate(mBook, values[0], 0);
    }

    //在任务结束后调用，即后于doInBackground执行
    @Override
    protected void onPostExecute(String result) {
        mListener.onFinish(result);
    }

    //在任务取消时调用
    @Override
    protected void onCancelled(String result) {
        mListener.onCancel(result);
    }

    //声明监听器对象
    private OnProgressListener mListener;
    public void setOnProgressListener(OnProgressListener listener) {
        mListener = listener;
    }

    //定义该任务的事件监听器及其事件处理方法
    public static interface OnProgressListener {
        public abstract void onFinish(String result);
        public abstract void onCancel(String result);
        public abstract void onUpdate(String request, int progress, int sub_progress);
        public abstract void onBegin(String request);
    }

}

见识过了AsyncTask的惊涛骇浪，不禁喟叹开发者的心灵有多么地强大。多线程是如此的令人望而却步，直到Kotlin与Anko的搭档出现，因为它俩在线程方面带来了革命性的思维，即编程理应是面向产品，而非面向机器。对于分线程与界面之间的交互问题，它俩给出了堪称完美的解决方案，所有的线程处理逻辑都被归结为两点：其一是如何标识这种牵涉界面交互的分线程，该点由关键字“doAsync”阐明；其二是如何在分线程中传递消息给主线程，该点由关键字“uiThread”界定。有了这两个关键字，分线程的编码异乎寻常地简单，即使加上Activity的响应代码也只有以下寥寥数行：

    //圆圈进度对话框
    private fun dialogCircle(book: String) {
        dialog = indeterminateProgressDialog("${book}页面加载中……", "稍等")
        doAsync {
            // 睡眠200毫秒模拟网络通信处理
            for (ratio in 0..20) Thread.sleep(200)
            //处理完成，回到主线程在界面上显示书籍加载结果
            uiThread { finishLoad(book) }
        }
    }

    private fun finishLoad(book: String) {
        tv_async.text = "您要阅读的《$book》已经加载完毕"
        if (dialog.isShowing) dialog.dismiss()
    }

以上代码被doAsync括号圈起来的代码段，就是分线程要执行的全部代码；至于uiThread括号圈起来的代码，则为通知主线程要完成的工作。倘若在分线程运行过程中，要不断刷新当前进度，也只需在待刷新的地方添加一行uiThread便成，下面是添加了进度刷新的代码例子：

    //长条进度对话框
    private fun dialogBar(book: String) {
        dialog = progressDialog("${book}页面加载中……", "稍等")
        doAsync {
            for (ratio in 0..20) {
                Thread.sleep(200)
                //处理过程中，实时通知主线程当前的处理进度
                uiThread { dialog.progress = ratio*100/20 }
            }
            uiThread { finishLoad(book) }
        }
    }