Android Handler（子线程Handler）异步消息处理机制的妙用（活用信号量）创建强大的图片加载类

转载请标明出处：http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/38476887 ，本文出自【张鸿洋的博客】

最近创建了一个群，方便大家交流，群号：55032675

上一篇博客介绍了Android异步消息处理机制，如果你还不了解，可以看：Android 异步消息处理机制让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系。那篇博客的最后，提出可以把异步消息处理机制不仅仅是在MainActivity中更新UI，可以用到别的地方，最近也一直在考虑这个问题，有幸，想出来一个实际的案例，将异步消息处理机制用到大量图片的加载的工具类中，其实也特别希望可以写一篇关于大量图片加载的文章，终于有机会了~先简单介绍一下：

1、概述

一般大量图片的加载，比如GridView实现手机的相册功能，一般会用到LruCache，线程池，任务队列等；那么异步消息处理可以用哪呢？

1、用于UI线程当Bitmap加载完成后更新ImageView

2、在图片加载类初始化时，我们会在一个子线程中维护一个Loop实例，当然子线程中也就有了MessageQueue，Looper会一直在那loop停着等待消息的到达，当有消息到达时，从任务队列按照队列调度的方式（FIFO,LIFO等），取出一个任务放入线程池中进行处理。

简易的一个流程：当需要加载一张图片，首先把加载图片加入任务队列，然后使用loop线程（子线程）中的hander发送一个消息，提示有任务到达，loop()（子线程）中会接着取出一个任务，去加载图片，当图片加载完成，会使用UI线程的handler发送一个消息去更新UI界面。

说了这么多，大家估计也觉得云里来雾里去的，下面看实际的例子。

2、图库功能的实现

该程序首先扫描手机中所有包含图片的文件夹，最终选择图片最多的文件夹，使用GridView显示其中的图片

1、布局文件

[html] view plain copy

Android Handler（子线程Handler）异步消息处理机制的妙用（活用信号量）创建强大的图片加载类

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent" >
<GridView
android:id="@+id/id_gridView"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:cacheColorHint="@android:color/transparent"
android:columnWidth="90dip"
android:gravity="center"
android:horizontalSpacing="20dip"
android:listSelector="@android:color/transparent"
android:numColumns="auto_fit"
android:stretchMode="columnWidth"
android:verticalSpacing="20dip" >
</GridView>
</RelativeLayout>

布局文件相当简单就一个GridView

2、MainActivity

[java] view plain copy

package com.example.zhy_handler_imageloader;
import java.io.File;
import java.io.FilenameFilter;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import android.app.Activity;
import android.app.ProgressDialog;
import android.content.ContentResolver;
import android.database.Cursor;
import android.net.Uri;
import android.os.Bundle;
import android.os.Environment;
import android.os.Handler;
import android.provider.MediaStore;
import android.widget.GridView;
import android.widget.ImageView;
import android.widget.ListAdapter;
import android.widget.Toast;
public class MainActivity extends Activity
{
private ProgressDialog mProgressDialog;
private ImageView mImageView;
/**
* 存储文件夹中的图片数量
*/
private int mPicsSize;
/**
* 图片数量最多的文件夹
*/
private File mImgDir;
/**
* 所有的图片
*/
private List<String> mImgs;
private GridView mGirdView;
private ListAdapter mAdapter;
/**
* 临时的辅助类，用于防止同一个文件夹的多次扫描
*/
private HashSet<String> mDirPaths = new HashSet<String>();
private Handler mHandler = new Handler()
{
public void handleMessage(android.os.Message msg)
{
mProgressDialog.dismiss();
mImgs = Arrays.asList(mImgDir.list(new FilenameFilter()
{
@Override
public boolean accept(File dir, String filename)
{
if (filename.endsWith(".jpg"))
return true;
return false;
}
}));
/**
* 可以看到文件夹的路径和图片的路径分开保存，极大的减少了内存的消耗；
*/
mAdapter = new MyAdapter(getApplicationContext(), mImgs,
mImgDir.getAbsolutePath());
mGirdView.setAdapter(mAdapter);
};
};
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mGirdView = (GridView) findViewById(R.id.id_gridView);
getImages();
}
/**
* 利用ContentProvider扫描手机中的图片，此方法在运行在子线程中完成图片的扫描，最终获得jpg最多的那个文件夹
*/
private void getImages()
{
if (!Environment.getExternalStorageState().equals(
Environment.MEDIA_MOUNTED))
{
Toast.makeText(this, "暂无外部存储", Toast.LENGTH_SHORT).show();
return;
}
// 显示进度条
mProgressDialog = ProgressDialog.show(this, null, "正在加载...");
new Thread(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
Uri mImageUri = MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI;
ContentResolver mContentResolver = MainActivity.this
.getContentResolver();
// 只查询jpeg和png的图片
Cursor mCursor = mContentResolver.query(mImageUri, null,
MediaStore.Images.Media.MIME_TYPE + "=? or "
+ MediaStore.Images.Media.MIME_TYPE + "=?",
new String[] { "image/jpeg", "image/png" },
MediaStore.Images.Media.DATE_MODIFIED);
while (mCursor.moveToNext())
{
// 获取图片的路径
String path = mCursor.getString(mCursor
.getColumnIndex(MediaStore.Images.Media.DATA));
// 获取该图片的父路径名
File parentFile = new File(path).getParentFile();
String dirPath = parentFile.getAbsolutePath();
//利用一个HashSet防止多次扫描同一个文件夹（不加这个判断，图片多起来还是相当恐怖的~~）
if(mDirPaths.contains(dirPath))
{
continue;
}
else
{
mDirPaths.add(dirPath);
}
int picSize = parentFile.list(new FilenameFilter()
{
@Override
public boolean accept(File dir, String filename)
{
if (filename.endsWith(".jpg"))
return true;
return false;
}
}).length;
if (picSize > mPicsSize)
{
mPicsSize = picSize;
mImgDir = parentFile;
}
}
mCursor.close();
//扫描完成，辅助的HashSet也就可以释放内存了
mDirPaths = null ;
// 通知Handler扫描图片完成
mHandler.sendEmptyMessage(0x110);
}
}).start();
}
}

MainActivity也是比较简单的，使用ContentProvider辅助，找到图片最多的文件夹后，直接handler去隐藏ProgressDialog，然后初始化数据，适配器等；

但是稍微注意一下：

1、在扫描图片时，使用了一个临时的HashSet保存扫描过的文件夹，这样可以有效的避免重复扫描。比如，我手机中有个文件夹下面有3000多张图片，如果不判断则会扫描这个文件夹3000多次，处理器时间以及内存的消耗还是很可观的。

2、在适配器中，保存List<String>的时候，考虑只保存图片的名称，路径单独作为变量传入。一般情况下，图片的路径比图片名长很多，加入有3000张图片，路径长度30，图片平均长度10，则List<String>保存完成路径需要长度为：（30+10）*3000 = 120000 ; 而单独存储只需要：30+10*3000 = 30030 ；图片越多，节省的内存越客观；

总之，尽可能的去减少内存的消耗，这些都是很容易做到的~

3、GridView的适配器

[java] view plain copy

package com.example.zhy_handler_imageloader;
import java.util.List;
import android.content.Context;
import android.view.LayoutInflater;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.BaseAdapter;
import android.widget.ImageView;
import com.zhy.utils.ImageLoader;
public class MyAdapter extends BaseAdapter
{
private Context mContext;
private List<String> mData;
private String mDirPath;
private LayoutInflater mInflater;
private ImageLoader mImageLoader;
public MyAdapter(Context context, List<String> mData, String dirPath)
{
this.mContext = context;
this.mData = mData;
this.mDirPath = dirPath;
mInflater = LayoutInflater.from(mContext);
mImageLoader = ImageLoader.getInstance();
}
@Override
public int getCount()
{
return mData.size();
}
@Override
public Object getItem(int position)
{
return mData.get(position);
}
@Override
public long getItemId(int position)
{
return position;
}
@Override
public View getView(int position, View convertView, final ViewGroup parent)
{
ViewHolder holder = null;
if (convertView == null)
{
holder = new ViewHolder();
convertView = mInflater.inflate(R.layout.grid_item, parent,
false);
holder.mImageView = (ImageView) convertView
.findViewById(R.id.id_item_image);
convertView.setTag(holder);
} else
{
holder = (ViewHolder) convertView.getTag();
}
holder.mImageView
.setImageResource(R.drawable.friends_sends_pictures_no);
//使用Imageloader去加载图片
mImageLoader.loadImage(mDirPath + "/" + mData.get(position),
holder.mImageView);
return convertView;
}
private final class ViewHolder
{
ImageView mImageView;
}
}

可以看到与传统的适配器的写法基本没有什么不同之处，甚至在getView里面都没有出现常见的回调（findViewByTag~用于防止图片的错位）；仅仅多了一行代码：

mImageLoader.loadImage(mDirPath + "/" + mData.get(position),holder.mImageView);是不是用起来还是相当爽的，所有需要处理的细节都被封装了。

4、ImageLoader

现在才到了关键的时刻，我们封装的ImageLoader类，当然我们的异步消息处理机制也出现在其中。

首先是一个懒加载的单例

[java] view plain copy

/**
* 单例获得该实例对象
*
* @return
*/
public static ImageLoader getInstance()
{
if (mInstance == null)
{
synchronized (ImageLoader.class)
{
if (mInstance == null)
{
mInstance = new ImageLoader(1, Type.LIFO);
}
}
}
return mInstance;
}

没啥说的，直接调用私有的构造方法，可以看到，默认传入了1（线程池中线程的数量），和LIFO（队列的工作方式）

[java] view plain copy

private ImageLoader(int threadCount, Type type)
{
init(threadCount, type);
}
private void init(int threadCount, Type type)
{
// loop thread
mPoolThread = new Thread()
{
@Override
public void run()
{
try
{
// 请求一个信号量
mSemaphore.acquire();
} catch (InterruptedException e)
{
}
Looper.prepare();
mPoolThreadHander = new Handler()
{
@Override
public void handleMessage(Message msg)
{
mThreadPool.execute(getTask());
try
{
mPoolSemaphore.acquire();
} catch (InterruptedException e)
{
}
}
};
// 释放一个信号量
mSemaphore.release();
Looper.loop();
}
};
mPoolThread.start();
// 获取应用程序最大可用内存
int maxMemory = (int) Runtime.getRuntime().maxMemory();
int cacheSize = maxMemory / 8;
mLruCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize)
{
@Override
protected int sizeOf(String key, Bitmap value)
{
return value.getRowBytes() * value.getHeight();
};
};
mThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
mPoolSemaphore = new Semaphore(threadCount);
mTasks = new LinkedList<Runnable>();
mType = type == null ? Type.LIFO : type;
}

然后在私有构造里面调用了我们的init方法，在这个方法的开始就创建了mPoolThread这个子线程，在这个子线程中我们执行了Looper.prepare,初始化mPoolThreadHander，Looper.loop；如果看过上篇博客，一定知道，此时在这个子线程中维护了一个消息队列，且这个子线程会进入一个无限读取消息的循环中，而mPoolThreadHander这个handler发送的消息会直接发送至此线程中的消息队列。然后看mPoolThreadHander中handleMessage的方法，直接调用了getTask方法取出一个任务，然后放入线程池去执行。如果你比较细心，可能会发现里面还有一些信号量的操作的代码，如果你不了解什么是信号量，可以参考： Java 并发专题： Semaphore 实现互斥与连接池。简单说一下mSemaphore（信号数为1）的作用，由于mPoolThreadHander实在子线程初始化的，所以我在初始化前调用了mSemaphore.acquire去请求一个信号量，然后在初始化完成后释放了此信号量，我为什么这么做呢？因为在主线程可能会立即使用到mPoolThreadHander，但是mPoolThreadHander是在子线程初始化的，虽然速度很快，但是我也不能百分百的保证，主线程使用时已经初始化结束，为了避免空指针异常，所以我在主线程需要使用的时候，是这么调用的：

[java] view plain copy

/**
* 添加一个任务
*
* @param runnable
*/
private synchronized void addTask(Runnable runnable)
{
try
{
// 请求信号量，防止mPoolThreadHander为null
if (mPoolThreadHander == null)
mSemaphore.acquire();
} catch (InterruptedException e)
{
}
mTasks.add(runnable);
mPoolThreadHander.sendEmptyMessage(0x110);
}

如果mPoolThreadHander没有初始化完成，则会去acquire一个信号量，其实就是去等待mPoolThreadHander初始化完成。如果对此感兴趣的，可以将关于mSemaphore的代码注释，然后在初始化mPoolThreadHander使用Thread.sleep去暂停1秒，就会发现这样的错误。

初始化结束，就会在getView中调用mImageLoader.loadImage(mDirPath + "/" + mData.get(position),holder.mImageView);方法了，所以我们去看loadImage方法吧

[java] view plain copy

/**
* 加载图片
*
* @param path
* @param imageView
*/
public void loadImage(final String path, final ImageView imageView)
{
// set tag
imageView.setTag(path);
// UI线程
if (mHandler == null)
{
mHandler = new Handler()
{
@Override
public void handleMessage(Message msg)
{
ImgBeanHolder holder = (ImgBeanHolder) msg.obj;
ImageView imageView = holder.imageView;
Bitmap bm = holder.bitmap;
String path = holder.path;
if (imageView.getTag().toString().equals(path))
{
imageView.setImageBitmap(bm);
}
}
};
}
Bitmap bm = getBitmapFromLruCache(path);
if (bm != null)
{
ImgBeanHolder holder = new ImgBeanHolder();
holder.bitmap = bm;
holder.imageView = imageView;
holder.path = path;
Message message = Message.obtain();
message.obj = holder;
mHandler.sendMessage(message);
} else
{
addTask(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
ImageSize imageSize = getImageViewWidth(imageView);
int reqWidth = imageSize.width;
int reqHeight = imageSize.height;
Bitmap bm = decodeSampledBitmapFromResource(path, reqWidth,
reqHeight);
addBitmapToLruCache(path, bm);
ImgBeanHolder holder = new ImgBeanHolder();
holder.bitmap = getBitmapFromLruCache(path);
holder.imageView = imageView;
holder.path = path;
Message message = Message.obtain();
message.obj = holder;
// Log.e("TAG", "mHandler.sendMessage(message);");
mHandler.sendMessage(message);
mPoolSemaphore.release();
}
});
}
}

这段代码比较长，当然也是比较核心的代码了

10-29行：首先将传入imageView设置了path，然在初始化了一个mHandler用于设置imageView的bitmap，注意此时在UI线程，也就是这个mHandler发出的消息，会在UI线程中调用。可以看到在handleMessage中，我们从消息中取出ImageView，bitmap，path；然后将path与imageView的tag进行比较，防止图片的错位，最后设置bitmap;

31行：我们首先去从LruCache中去查找是否已经缓存了此图片

32-40：如果找到了，则直接使用mHandler去发送消息，这里使用了一个ImgBeanHolder去封装了ImageView，Bitmap，Path这三个对象。然后更新执行handleMessage代码去更新UI

43-66行：如果没有存在缓存中，则创建一个Runnable对象作为任务，去执行addTask方法加入任务队列

49行：getImageViewWidth根据ImageView获取适当的图片的尺寸，用于后面的压缩图片，代码按顺序贴下下面

54行：会根据计算的需要的宽和高，对图片进行压缩。代码按顺序贴下下面

56行：将压缩后的图片放入缓存

58-64行，创建消息，使用mHandler进行发送，更新UI

[java] view plain copy

/**
* 根据ImageView获得适当的压缩的宽和高
*
* @param imageView
* @return
*/
private ImageSize getImageViewWidth(ImageView imageView)
{
ImageSize imageSize = new ImageSize();
final DisplayMetrics displayMetrics = imageView.getContext()
.getResources().getDisplayMetrics();
final LayoutParams params = imageView.getLayoutParams();
int width = params.width == LayoutParams.WRAP_CONTENT ? 0 : imageView
.getWidth(); // Get actual image width
if (width <= 0)
width = params.width; // Get layout width parameter
if (width <= 0)
width = getImageViewFieldValue(imageView, "mMaxWidth"); // Check
// maxWidth
// parameter
if (width <= 0)
width = displayMetrics.widthPixels;
int height = params.height == LayoutParams.WRAP_CONTENT ? 0 : imageView
.getHeight(); // Get actual image height
if (height <= 0)
height = params.height; // Get layout height parameter
if (height <= 0)
height = getImageViewFieldValue(imageView, "mMaxHeight"); // Check
// maxHeight
// parameter
if (height <= 0)
height = displayMetrics.heightPixels;
imageSize.width = width;
imageSize.height = height;
return imageSize;
}

[java] view plain copy

/**
* 根据计算的inSampleSize，得到压缩后图片
*
* @param pathName
* @param reqWidth
* @param reqHeight
* @return
*/
private Bitmap decodeSampledBitmapFromResource(String pathName,
int reqWidth, int reqHeight)
{
// 第一次解析将inJustDecodeBounds设置为true，来获取图片大小
final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds = true;
BitmapFactory.decodeFile(pathName, options);
// 调用上面定义的方法计算inSampleSize值
options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth,
reqHeight);
// 使用获取到的inSampleSize值再次解析图片
options.inJustDecodeBounds = false;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(pathName, options);
return bitmap;
}

接下来看AddTask的代码：

[java] view plain copy

/**
* 添加一个任务
*
* @param runnable
*/
private synchronized void addTask(Runnable runnable)
{
try
{
// 请求信号量，防止mPoolThreadHander为null
if (mPoolThreadHander == null)
mSemaphore.acquire();
} catch (InterruptedException e)
{
}
mTasks.add(runnable);
mPoolThreadHander.sendEmptyMessage(0x110);
}

可以看到，简单把任务放入任务队列，然后使用mPoolThreadHander发送一个消息到后台的loop中，后台的loop会取出消息执行：mThreadPool.execute(getTask());

execute执行的就是上面分析的Runnable中的run方法了。

注意一下：上述代码中还会看到mPoolSemaphore这个信号量的身影，说下用处；因为调用addTask之后，会直接去从任务队列取出一个任务，放入线程池，由于线程池内部其实也维持着一个队列，那么”从任务队列取出一个任务”这个动作会瞬间完成，直接加入线程池维护的队列中；这样会造成比如用户设置了调度队列为LIFO，但是由于”从任务队列取出一个任务”这个动作会瞬间完成，队列中始终维持在空队列的状态，所以让用户感觉LIFO根本没有效果；所以我按照用户设置线程池工作线程的数量设置了一个信号量，这样在保证任务执行完后，才会从任务队列去取任务，使得LIFO有着很好的效果；有兴趣的可以注释了所有的mPoolSemaphore代码，测试下就明白了。

到此代码基本介绍完毕。细节还是很多的，后面会附上源码，有兴趣的研究下代码，没有兴趣的，可以运行下代码，如果感觉流畅性不错，体验不错，可以作为工具类直接使用，使用也就getView里面一行代码。

贴一下效果图，我手机最多的文件夹大概3000张图片，加载速度还是相当相当流畅的：

Android Handler（子线程Handler）异步消息处理机制的妙用（活用信号量）创建强大的图片加载类

真机录的，有点丢帧，注意看效果图，中间我疯狂拖动滚动条，但是图片基本还是瞬间显示的。

说一下，FIFO如果设置为这个模式，在控件中不做处理的话，用户拉的比较慢效果还是不错的，但是用户手机如果有个几千张，瞬间拉到最后，最后一屏图片的显示可能需要喝杯茶了~当然了，大家可以在控件中做处理，要么，拖动的时候不去加载图片，停在来再加载。或者，当手机抬起，给了一个很大的加速度，屏幕还是很快的滑动时停止加载，停下时加载图片。

LIFO这个模式可能用户体验会好很多，不管用户拉多块，最终停下来的那一屏图片都会瞬间显示~

最后掰一掰使用异步消息处理机制作为背后的子线程的好处，其实直接用一个子线程也可以实现，但是，这个子线程run中可能需要while(true）然后每隔200毫秒甚至更短的时间去查询任务队列是否有任务，没有则Thread.sleep，然后再去查询；这样如果长时间没有去添加任务，这个线程依然会不断的去查询；

而异步消息机制，只有在发送消息时才会去执行，当然更准确；当长时间没有任务到达时，也不会去查询，会一直阻塞在这；还有一点，这个机制Android内部实现的，怎么也比我们搞个Thread稳定性、效率高吧~

秒客网

Android Handler（子线程Handler）异步消息处理机制的妙用（活用信号量）创建强大的图片加载类

1、概述