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51歳からのプログラミング 備忘 マルチスレッド 迷走したので自分的にちょっとまとめ

迷走しました!
過去の関連記事もなんだか分からなかくなってるので、自分用の整理まとめメモ!なので他の記事と内容やコードが重複してます。

Threadの概説

Androidは、基本的に1つのLinuxプロセスに、一つのスレッドを作って稼働するシングルスレッドモデルです(Manifestで定義すれば、別のプロセスに別のスレッドを作ってプログラムを稼働さたりも!)。

Androidでは、ユーザーエクスペリエンスを確保するため、ユーザー操作に影響を与えるような処理は、別スレッドで処理すべき、ってことになってて、あとUI部品はUIスレッドからしか操作できない、というルールもあります(UIはユーザーインターフェイス)。別スレッドはワーカースレッド(ユーザーインターフェイスを持たない)と呼ばれたりします。

別スレッドで処理させたりすると、UIスレッドとワーカースレッドとか、ワーカースレッド同士で通信する必要が生じます。で、UI部品はUIスレッドからしか操作できないので、ワーカースレッドからUI部品を更新する方法も知っとく必要があったりします。

通信のために、メインスレッド(UIスレッド)には、Looperが備わっていて、Looper内にMessageQueueを持ってます。MessageQueueは、他のスレッドから送られるMessageやRunnableを積み上げ保持し、Looperが取り出して処理します。

<注意>
ワーカースレッドの処理結果を、UIスレッドに渡して、UI部品を更新する作業は、ThreadクラスやRunnableインターフェイスを使ったマルチスレッド処理だと、複雑になりやすく、見通しが悪くなり、メンテナンスも困難になるって皆んなが言ってる。ハイコストなコードになってしまうのですね。

リファレンス的推奨はAsncTaskクラスです

マルチスレッド間で結果をやり取りできる通信手段はHandlerクラス!

Threadの生成の概説

詳しくは

ThreadはThreadクラスとRunnableインターフェイスのどっちを使う?

ThreadクラスはRunnableインターフェイスを継承したクラスで、Runnableと違って色んな定数やメソッドを持ってます。Threadクラスの定数やメソッドを使うのなら、Threadクラスを拡張して、特に使うメソッドとかがないのならRunnableを承継して、ワーカースレッドを作ればいいのかな?

ワーカースレッドとUIスレッドの通信

ThreadクラスやRunnableインターフェースで作成したワーカースレッドから、処理の結果をUIスレッド(MainActivity)に引き渡すには、Viewクラスのpost(Runnable)メソッド、postDelayed(Runnable,long)とかActivityクラスのrunOnUiThread(Runnable)を使います。HandlerクラスでもOK。

AnsyTaskとかHandlerとか

ThreadクラスやRunnableクラス以外の方法では、UIスレッドとの通信パッケージとなるAsyncTaskクラスがあります。またスレッド(UIスレッド以外も)間の通信を実現するHandlerクラスがあります。

AsyncTask

詳しくは!

ThreadクラスやRunnableインターフェイス以外の方法で、別スレッドからUI部品を操作するのなら、リファレンス推奨なAsyncTask!いやむしろAsyncTask

AsyncTaskは短時間処理に適してます。長時間スレッドで処理をさせたいのならExesutor,ThreadPoolExecuter,FutureTaskなど、java.util.concurrentパッケージで提供されるAPIsを検討してね!

AsyncTaskは並行処理によるエラーを避けるため、シングルスレッドで処理されます。並行処理をするのならTHREAD_POOL_EXECUTORとともに、executeOnExecutor(java.util.concurrent.Executor,java.lang.Object[])を検討しましょう

Andorid.os.AsyncTaskの用法

□ UIスレッド側
  AsyncTask継承クラスをインスタンス化してExecute()を実行する

□ AsyncTask継承クラス(青字は必須)
  onPreExecute()
  doInBackground()
    // todo
    publishProgress()
  onProgressUpdate()
  onPostExecute()

各メソッド
Execute() doInBackground()を呼び出すdoInBackgorundが処理するタスクに必要な引数を渡す
onPreExecute() Execute()の実行前にしたい処理を実行
doInBackgorund() Execute()で起動し、Execute()から引き受ける引数で処理を実行
publichProgress doInBackground()でタスクを処理してる間に、onProgressUpdate()でユーザーに表示したい文字やProgressを定義
onProgressUpdate UI部品の操作をUIスレッドに渡す。
onPostExecute doInBackground()から処理結果を受け取り、UI部品の操作をUIスレッドに渡す

android.os.Handler スレッド間の通信手段

詳しくはこちらの 「Handlerまとめ的な」

Handlerはマルチスレッドで(UIスレッドやワーカースレッド同士)で処理結果を送れます。

Handlerクラスをインスタンス化(handler)すると、インスタンス化したスレッドに、LooperとMessageQueueを備えます。

handlerは他のスレッドから使えるので、post()、handle.obtainMessage()、handle.sendMessage()などを使って、handlerを生成したメソッドにメッセージやRunnableのようなオブジェクトを送って、生成スレッドで処理を行います。

サンプルコード

Thread

こちら

AsyncTask

サンプルコード:execute()とdoInBackground()

  • MainActivity.java
    AsyncTask<>をサブクラス化し、execute()を実行する
  • AsyncTask<>クラスを拡張して、MyAsyncTaskクラスを生成
    doInBackground()は、MainActivity.javaのexecute()によって処理を実行する(todo)。doInBackground()はexecute()から引数を受け取るって処理に使うよ。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    public static TextView textView;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // タスクインスタンスを生成。execute()で引数をonInBackground()に渡す
        // new MyAsyncTask<>.execute();  でもOK
        MyAsyncTask myAsyncTask = new MyAsyncTask<>;
        myAsyncTask.execute();

    }
}

class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void,Void,Void> {
    @Override
    protected Void doInBackground(Void... aVoid) {
        // todo
        Log.d("msg","In MyAsyncTask");
        return null;
    }
}

サンプルコード:幾つかメソッドを入れてみる

3秒毎にtextViewの表示を変えるコード

  • MyActivity.onCreate()
    myAsncTask.excute("In doInBackground")
  • class MyAsyncTask
    • onPreExecute()
      textView.setText("onPreExecute")
    • doInBackground()
      sleep(1000*3) -> publishProgress(string[0]) -> sleep(1000*3) -> return "End doInBackground"
    • onProgressUpdate()
      textView.setText(string[0])
    • onPostExecute()
      textView.setText(s)
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    TextView textView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        textView = findViewById(R.id.textView);

        // タスクインスタンスを生成。execute()で引数をonInBackground()に渡す
        // new MyAsyncTask<>.execute();  でもOK
        MyAsyncTask myAsyncTask = new MyAsyncTask<>;
        // doInBackground()に文字列("In doInBackground")を渡して
        // onPreExecute()の処理後に、doInBackground()を実行
        myAsyncTask.execute("In doInBackground");

    }

    class MyAsyncTask extends AsyncTask<String,String, String> {

        // execute("In doInBackground")処理前に実行。UIスレッドのtextViewに表示
        @Override
        protected void onPreExecute(){
            textView.setText("onPreExecute");
        }

        // execute()から文字列"In doInBackground"を受け取る
        @Override
        protected String doInBackground(String... string) {

            // 3秒待機
            try {
                sleep(1000*3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            // doInBackground処理中に、textViewを表示させるonPublishUpdate()を呼ぶ
            publishProgress(string[0]);

            // 3秒待機
            try {
                sleep(1000*3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            // onPostExecute()に文字列"End doInBackground"を渡す
            return "End doInBackground";
        }

        // doInBackground内のpublishProgress()から文字列を受け取り、UIスレッドのtextViewに表示
        protected void onProgressUpdate(String... string){
            textView.setText(string[0]);
        }

        // doInBackground()からreturn値("End doInBackground")を受け取り、UIスレッドのtextViewに表示
        @Override
        protected void onPostExecute(String s){
            textView.setText(s);
        }
    }
}

Handler

HandlerとMessageの事例1

Message
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    TextView textView;

    // UIスレッド(MainActivity)でHandlerインスタンスを生成します
    // これでMessageQueueもLooperもUIスレッドの物だね
    // インスタンス handler は別スレッドから参照可能なので
    // 別スレッドで handler を参照して、messageを載せれば
    // UIスレッド(MainActivity)でLooperが処理してくれるんだぜ!
    // カッコいいじゃん!!
    // では、handler さんに登場願います!
    Handler handler = new MyHandler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        textView = findViewById(R.id.textView1);

        MyLovelyMessage();
    }

    private void MyLovelyMessage() {
        // UIスレッド(MainActivity)で生成した handler にアクセスし
        // handler に Messageを載せて sendMessage!
        // これでUIスレッドのLooperが上手くやってくれるはず!
        Message message = handler.obtainMessage(1);
        handler.sendMessage(message);
    }

    class MyHandler extends Handler{
        @Override
        public void handleMessage(Message message){
            // handle が UIスレッドで何をするかを定義する
            // Looperによって自動的に実行されるよ!
            String msg = String.valueOf(message.what);
            textView.setText(msg);
        }
    }
}

上のコードを内部関数的にシンプルに

Message
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    TextView textView;

    Handler handler = new Handler(){
      @Override
      public void handleMessage(Message message){
          String msg = String.valueOf(message.what);
          textView.setText(msg);
      }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        textView = findViewById(R.id.textView1);

        MyLovelyRunnable();
    }

    private void MyLovelyRunnable() {
        Message message = handler.obtainMessage(1);
        handler.sendMessage(message);
    }
}

HandlerとRunnableを使った事例

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    TextView textView;

    // HandlerをUIスレッド(MainAvtivity.class)で生成します
    // これで、MessageQueue も Looper も、このスレッド(UIスレッド)に関連付けれます
    //
    // Handlerインスタンスは、他のスレッドからも参照できるので
    // 他のスレッドで、インスタンス handler を使って
    // Runnableをこのスレッド(UIスレッド)に渡せば
    // このスレッド(UIスレッド側)でRunnableを実行できるようになります
    // 素敵ですね!
    // ではHandlerのインスタンスを生成しましょう!!
    Handler handler = new Handler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        textView = findViewById(R.id.textView1);

        MyLovelyHandler();

    }

    private void MyLovelyHandler(){
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // UIスレッド(MainActivity)で生成したHandlerのインスタンスは
                // 他のスレッドからでも参照可能です
                // インスタンスhandlerにRunnableを載せて
                // UIスレッド(MainActivity)に渡して処理してもらいましょう!
                handler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        textView.setText("I Love Handler");
                    }
                });
            }
        }).start();
    }
}
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