应用功能
本文将讨论安卓中的多线程开发和异步处理的相关知识，并开发一个安卓多线程下载精灵，实现多线程下载功能，并支持断点续传。
技术原理
多线程
一个功能复杂的程序，大多是使用了多线程的。让多个线程并行，可以充分调用处理器资源，让程序的表现更为流畅。今天我们要研究的是
Android 开发中多线程的使用。
主线程
-
应用启动，系统会创建一个主线程（main thread）；
-
这个主线程负责向UI组件分发事件,主线程里应用和 Android 的 UI 组件发生交互
-
主线程也称为 UI 线程
-
UI
线程做一些比较耗时的工作比如访问网络或者数据库查询，都会阻塞UI线程，导致事件停止分发（包括绘制事件） -
主线程有两个原则：不要阻塞 UI 线程；不要在 UI 线程外访问 UI 组件
异步处理
使用多线程绕不开异步处理的编程模式，在安卓开发中，多线程和异步处理通常结合使用，以实现复杂的并发操作。
异步处理概念
举一个例子简单理解一下异步处理，假设有一个程序开始有 A线程 和 B线程
在运行，某一个时刻 A线程 需要一个资源 R，于是他发出了请求。但是不巧，B线程
正在使用 R，这时如果：
-
A 老老实实等待 B 先用完，再去使用 R，那么这种方式就是同步处理。
-
A
不做等待，而是继续干自己的事儿，等到他收到消息：“你刚才请求的资源现在空闲啦”，他就去处理要用到资源
R 的工作，那么这种方式就是异步处理。
异步处理优势
在安卓中使用异步处理有很多好处：
-
提供更好的用户体验：通过在后台执行耗时操作，保持 UI
线程的响应性，用户可以继续与应用交互而不会感到卡顿或无响应的情况。 -
避免 ANR 错误：在 Android 应用中，如果在 UI
线程中执行耗时操作超过一定时间限制，会导致
ANR错误。使用异步处理可以避免这种情况的发生。 -
提高应用性能：通过将耗时操作放入后台线程中执行，可以减少 UI
线程的负载，从而提高应用的性能和响应速度。
异步处理最佳实践
在使用异步处理时，还需要注意以下最佳实践：
-
根据需求选择合适的异步处理方式：根据具体的需求和场景，选择合适的异步处理方式。例如，对于简单的异步操作，可以使用Handler和Looper；对于复杂的异步操作，可以考虑使用AsyncTask、RxJava或Kotlin
Coroutines等。 -
处理异常：在异步处理中，可能会出现异常情况，例如网络请求失败、文件读写错误等。因此，在异步处理中需要合理地处理异常情况，例如进行错误处理、显示错误提示等，以提高应用的稳定性和用户体验。
-
取消异步任务：在某些情况下，可能需要取消正在进行的异步任务，例如用户取消了操作或者应用被销毁了。因此，需要提供取消异步任务的机制，例如在AsyncTask中可以使用cancel()方法取消任务，在RxJava中可以使用Disposable进行取消操作，在Kotlin
Coroutines中可以通过取消协程来取消异步操作。
多线程的几种实现方式
-
Thread：Thread 是 Java 中的线程类，也可以在 Android 应用中使用。通过创建
Thread 对象并重写 run() 方法，可以在新线程中执行耗时操作，从而避免在 UI
线程中阻塞。 -
HandlerThread：HandlerThread 是 Android 中的一个特殊线程类，继承自
Thread，并内置了一个 Looper 和
Handler。它可以方便地处理线程间的消息传递和处理，从而实现线程间的通信和协作。 -
AsyncTask：AsyncTask 是 Android
提供的一个简单的异步任务类，用于在后台执行耗时操作，并在操作完成后将结果返回到
UI 线程。AsyncTask 内部使用了 Handler 和 Thread 来实现异步操作和 UI
线程的通信。 -
IntentService: 是 Service
的一种特殊形式，专门用于处理异步请求。IntentService
会创建一个工作线程来处理所有通过其 onHandleIntent 方法传递的
Intent，一旦所有的请求都被处理完毕，IntentService
会自动停止自己，不需要手动调用 stopSelf()或
stopService()。稍后将进行详细介绍。
多线程的最佳实践
在进行多线程编程时，还需要注意以下最佳实践：
-
避免内存泄漏：在使用多线程时，需要注意内存泄漏的问题。例如，持有对Activity或Fragment的引用的线程可能导致内存泄漏。可以使用弱引用（WeakReference）来避免这种情况发生。
-
线程间通信：多线程之间需要进行通信和协作，例如，从后台线程向UI线程更新UI状态。可以使用Handler、Messenger、BroadcastReceiver等方式来实现线程间的通信。
-
线程同步：多线程访问共享资源时需要进行线程同步，以避免竞态条件（Race
Condition）和其他线程安全问题。可以使用synchronized关键字、Lock和Condition等方式来进行线程同步。
服务（Service）
服务是安卓赖以实现多线程处理的一个重要组件，下面将进行一些必要的介绍。
概念
-
服务（Service）是安卓中一种可以在后台长时间运行的组件，用于执行一些不需要用户界面的任务。服务不依赖于任何用户界面，即使应用程序被切换到后台或者用户打开了其他应用程序，服务仍然可以保持正常运行。服务通常不是运行在一个独立的进程中，而是依赖于创建服务时所在的应用程序进程。当应用程序进程被杀掉时，依赖于该进程的服务也会停止运行。
-
服务并不会自动开启线程，所有的代码默认都是运行在主线程中的。因此，为了避免主线程被阻塞，需要在服务的内部手动创建子线程，并在其中执行具体的任务。这样可以确保长时间运行的任务不会影响到主线程，保持应用程序的响应性和流畅性。
服务的生命周期
服务的生命周期如下：
-
创建服务：onCreate() 第一次创建服务时调用，Service
执行内容建议写于onCreate()方法中，该方法需自行重写。 -
启动服务：onStartCommand() 调用startService()方法启动服务时执行的方法。
-
绑定服务：通过 bindService() 方法绑定服务时，如果服务尚未创建，则先调用
onCreate() 方法，然后调用 onBind() 方法返回一个 IBinder
对象。服务会一直保持运行，直到所有客户端解除绑定。 -
解除绑定服务：当所有客户端解除绑定时，调用 onUnbind() 方法。如果此时没有通过
startService() 启动服务，服务将会销毁，调用 onDestroy() 方法。
总的来说，服务的生命周期取决于服务的启动方式（startService()）和绑定方式（bindService()），以及客户端与服务之间的交互状态。
后台服务
-
后台服务是在用户不直接与之交互的情况下运行的服务。这些服务在后台默默地执行任务，而无需用户的干预。
-
后台服务通常用于执行一些不需要用户干预的长时间运行任务，例如数据同步、定期备份等。它们不会在用户界面上显示任何通知。
前台服务
-
在Android中，将Service设置为前台Service可以提高其优先级，确保系统不容易终止该服务。前台Service通常用于执行与用户直接交互或对用户可见的任务，例如播放音乐、进行下载等。前台服务简单来说就是为服务添加一个通知。
-
前台服务需要静态申请权限。
-
<uses-permission android:name="android.permission.FOREGROUND_SERVICE"/>
-
前台服务是指用户可以看到并与之交互的服务。通常，前台服务与正在用户界面上显示的活动相关联，因此它们对用户来说是可见的。
-
前台服务通常用于执行用户正在直接与之交互的任务，例如播放音乐、下载文件等。因为它们对用户可见，所以它们需要显示一个持续的通知，以告知用户服务正在运行。
服务间通信
通过调用 bindService()
方法开启服务后，服务与绑定服务的组件是可以通信的，通过组件可以控制服务并进行一些操作。
在 Android 中，服务的通信方式有两种，一种是 本地服务通信，另一种是
远程服务通信。本地服务通信是指应用程序内部的通信，远程服务通信是指两个应用程序之间的通信。使用这两种方式进行通信时必须保证服务以绑定方式开启，否则无法进行通信和数据交换。
本地服务通信
在使用服务进行本地通信时，首先需要创建一个 Service类，该类会提供一个
onBind()方法，onBind()方法的返回值是一个
IBinder对象，IBinder对象会作为参数被传递给 ServiceConnection 类中的
onServiceConnected(ComponentName name,IBinder
service)方法，这样访问者(绑定服务的组件)就可以通过 IBinder 对象与 Service
进行通信。
远程服务通信
在 Android
中，各个应用程序都运行在自己的进程中，如果想要完成不同进程之间的通信，就需要使用远程服务通信。远程服务通信是通过
AIDL (Android.Interface DefinitionLanguage)
实现的，它是一种接口定义语言（Interface Definition
Language），其语法格式非常简单，与 Java
中定义接口类似，但是存在一些差异，具体介绍如下：
-
AIDL 定义接口的源代码必须以 .aidl 结尾。
-
AIDL 接口中用到的数据类型，除了基本数据类型 String List Map Charsequence
之外，其它类型全部都需要导入包，即使它们在同一个包中。
IntentService
刚才说到，安卓实现多线程异步任务处理可以用到 IntentService
的方式，接下来我们简要介绍一下 IntentService。
默认的 Service
是执行在主线程的，可是通常情况下，这很容易影响到程序的绘制性能(抢占了主线程的资源)。除了前面介绍过的
AsyncTask 与 HandlerThread，我们还可以选择使用 IntentService
来实现异步操作。IntentService 继承自普通 Service 同时又在内部创建了一个
HandlerThread，在 onHandlerIntent()的回调里面处理扔到 IntentService
的任务，在执行完任务后会自动停止。所以 IntentService
就不仅仅具备了异步线程的特性，还同时保留了 Service
不受主页面生命周期影响，优先级比较高，适合执行高优先级的后台任务,不容易被杀死的特点。
IntentService对比普通Service：
| Element | Service | IntentService |
|---|---|---|
| 处理多个请求的方式 | 可以处理多个不同的请求，并且可以同时执行多个任务 | 只能处理一个请求，但可以按顺序依次处理多个请求 |
| 是否自动停止服务 | 默认情况下不会自动停止，必须显式调用 stopSelf() 或 stopService() 方法来停止服务 | 在处理完所有请求后会自动停止，无需调用 stopSelf() 或 stopService() 方法 |
| 线程安全性 | 默认是在主线程中运行的，因此需要在 Service 中手动创建线程来执行长时间运行的任务，以避免阻塞主线程 | 在 onCreate() 方法中创建了一个工作线程，并在工作线程中处理请求，无需手动创建线程，并且更容易保证线程安全 |
因此，如果需要处理多个并发请求或需要更精细地控制服务的生命周期，则应使用
Service。如果只需要处理一个请求并且希望在完成任务后自动停止服务，则应使用
IntentService。
开发步骤
Download Service类
public class DownloadService extends Service {
public class DownloadBinder extends Binder {
/*
* 向activity提供下载服务的控制方法
*/
private String TAG = "DownloadBinder";
public DownloadService getService() {
return DownloadService.this;
}
/*
* 如果没有下载任务或上个任务已经结束则新建DownloadTask
* 如果任务还未开始则开始任务，调用execute()
* 如果任务还未完成则继续任务，调用resume()
*/
public void start() {
Log.d(TAG, "start: ");
if (downloadTask == null) {
downloadTask = new DownloadTask(getService());
}
switch (downloadTask.getStatus()) {
case FINISHED: downloadTask = new DownloadTask(getService());
case PENDING: downloadTask.execute(); break;
case RUNNING:
Toast.makeText(getService(), "下载继续", Toast.LENGTH_LONG).show();
downloadTask.resume();
}
}
/*
* 调用DownloadTask内部提供的暂停方法
*/
public void pause() {
Log.d(TAG, "pause: ");
Toast.makeText(getService(), "下载暂停", Toast.LENGTH_LONG).show();
downloadTask.pause();
}
/*
* 调用DownloadTask内部提供的取消方法
*/
public void cancel() {
Log.d(TAG, "cancel: ");
Toast.makeText(getService(), "下载取消", Toast.LENGTH_LONG).show();
downloadTask.cancel();
}
}
private String TAG = "DownloadService";
private DownloadBinder downloadBinder;
private DownloadTask downloadTask;
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
Log.i(TAG, "onCreate:下载服务初始化");
downloadBinder = new DownloadBinder();
}
@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
Log.i(TAG, "onStartCommand: ");
return super.onStartCommand(intent, flags, startId);
}
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
Log.i(TAG, "onDestroy: ");
}
@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
Log.i(TAG, "onBind: ");
return downloadBinder;
}
}
前端界面设计
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DownloadService类继承于Service类，实现后台下载服务主线程，具有DownloadBinder和DownloadTask两个成员类：
运行结果：
参考：
https://blog.csdn.net/m0_57150356/article/details/134201112
https://blog.csdn.net/u011897062/article/details/130247279