HandlerThreadDemo

Sau bài viết này, bạn sẽ học được cách sử dụng HandlerThread để nhận thông điệp (message) từ Runnable trong một Activity và giao tiếp với UI Handler để cập nhật dữ liệu lên giao diện (UI).

Sự phản hồi nhanh chóng là một trong những tính năng quan trọng nhất của bất kì ứng dụng nào. Điều này lại càng đặc biệt quan trọng hơn đối với những thiết bị giới hạn về tài nguyên (resource-constrainted devices) như là điện thoại thông minh (smartphones). Ứng dụng phải phản hồi nhanh chóng, mượt mà đối với những tương tác của người dùng để mang lại những trải nghiệm tốt nhất. Cũng vì lý do đó, lập trình đồng thời (concurrent programming) trở thành một trong những kỹ năng không thể thiếu đối với bất kỳ lập trình viên nào.

Đối với mọi lập trình viên Android, điều đầu tiên quan trọng nhất cần phải biết đó là tất cả những tương tác của người dùng (user) trên giao diện ứng dụng (User Interface or UI) được thực thi trên cùng một thread được gọi là main thread hoặc UI thread. Trong thực tế, trên nhiều nền tảng như Swing, AWT, iOS, v.v. cách tiếp cận tốt nhất là chuyển đổi những hoạt động (operation) hoặc tác vụ (task) cần thực hiện trên UI thread thành những thông điệp (Message) đến một bộ tiêu thụ (Consumer) duy nhất trên UI thread. Trong Android, một trong những cách để thực hiện điều này là dùng HandlerThread.

Trong bài viết này, bạn sẽ phát triển một ứng dụng nhỏ tên HandlerThreadDemo cần dùng kỹ thuật lập trình đồng thờic (concurrent programming) để thực thi một số tác vụ. HandlerThreadDemo là một ứng dụng mẫu dùng để hiển thị danh sách profile được phát sinh ngẫu nhiên từ một thread ngầm (Backgroung Thread). Sau bài này, bạn sẽ học được:

• Một số thành phần (components) của Android Framework: Handler, Message, Runnable, Looper và MessageQueue.
• Vai trò của HandlerThread trong framework.
• Hiện thực một HandlerThread để cập nhật giao diện (UI).
• So sánh HandlerThread với một số tools khác như AsyncTask, Service và IntentService.

Chú ý: Để đọc hiểu và tiếp thu được kiến thức trong bài viết này đòi hỏi bạn phải có kiến thức cơ bản về lập trình Android, Kotlin và có chút ít hiểu biết về luồng (thread) và lập trình đa luồng (multi-threading).

Bắt đầu

Trong quá trình viết bài, chúng tôi chỉ đưa và một số đoạn code mà chúng tôi cho là quan trọng và để minh hoạ cho những điều mà đang được đề cập tới. Do vậy, để có thể dễ dàng tiếp thu và theo dõi mã nguồn (source code) đầy đủ của bài viết này, bạn đọc có thể tải mã nguồn đầy đủ trên GitHub HandlerThreadDemo hoặc đơn giãn gõ:

git clone https://github.com/Tegify/HandlerThreadDemo.git

Sau khi tải mã nguồn của bài viết về, bạn mở project lên bằng Android Studio sẽ thấy cấu trúc thư mục như sau:

Giới thiệu qua các lớp (classes) trong mã nguồn (source code):

• Profile: là model chứa dữ liệu để hiển thị lên giao diện, bao gồm định dạnh người dùng (userId), hình đại diện (avatar) và tên hiển thị (dipsplay name).

• ProfileAdapter: là Adapter chứa danh sách profile RecyclerView dùng để hiện thị một danh sách profile bao gồm hình đại diện (avatar) và tên hiển thị (display name).

• DataGeneratingThread: là lớp kế thừ từ HandlerThread dùng để phát sinh ngẫu nhiên dữ liệu profile từ background thread và gởi dữ liệu lên UI thread để hiện thị lên giao diện người dùng.

• MainActivity: là Activity dùng để hiển thị dữ liệu được gởi lên từ background thread.

Sau khi chạy ứng dụng từ Android Studio, bạn sẽ thấy màn hình sau:

Trên màn hình bạn sẽ thấy có hai nút (buttons) là Start và Stop.

• Nút Start để bạn bắt đầu phát sinh dữ liệu ngẫu nhiên từ dưới dùng DataGeneratingThread.
• Nút Stop để bạn dừng phát sinh dữ liệu ngẫu nhiên từ DataGeneratingThread.

HandlerThread và các thành phần (Components) liên quan:

• Handler: Đây là một trong những thành phần rất quan trọng của framework. Nó sẽ được liên kết với một Looper ứng với một thread riêng biệt và cung cấp cho chúng ta những phương thức để gởi các thông điệp (messages) hoặc thực thì một tác vụ (task) bằng cách post một đối tượng Runnable trên thread này.

• Message: là đối tượng dùng để chứa các thông tin mà bạn muốn xử lý trên một thread cụ thể.

• Runnable: là một giao diện (Interface) để trừu tượng hoá các hành động mà bạn muốn thực hiện trên một thread cụ thể.

• MessageQueue: những thông điệp (Message) được gởi tới một thread thông qua Handler sẽ được đưa vào một hàng đợi chính là MessageQueue và sẽ được xử lý tuần tự trên thread này.

• Looper: là một vòng lặp dùng để kiểm tra xem hàng đợi thông điệp (MessageQueue) có chứa thông điệp (Message) cần xử lý hay không. Nếu có, Looper sẽ lấy thông điệp ra khỏi hàng đợi và gởi tới cho Handler xử lý. Mỗi thread chỉ có duy nhất một Looper.

Cách tạo HandlerThread

Trong Android có vài cách để tạo HandlerThread làm background thread. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách kế thừa HandlerThread.

Trong Android Studio, bạn click chuột phải vào package gốc com.tegify.handlerthreaddemo và chọn New > Kotlin File/Class. Tiếp theo, trong hộp thoại hiện ra bạn đặt tên lớp là DataGeneratingThread và sau đó chọn Kind là Class.

Sau khi lớp được tạo ra, bạn cho lớp DataGeneratingThread này kế thừa từ HandlerThread như sau:

class DataGeneratingThread : HandlerThread("DataGeneratingThread") {
}

Vì hàm tạo của HandlerThread bắt buộc có 1 tham số String dùng làm tên của thread, do đó đoạn code trên truyền vào chuỗi "DataGeneratingThread" vào hàm tạo của lớp HandlerThread để làm tên cho thread này.

Tuy nhiên, để DataGeneratingThread có thể gởi dữ liệu lên UI Thread, bạn cần truyền vào hàm tạo của lớp này một UI Handler (được định nghĩa trong MainActivity) dùng để nhận dữ liệu và cập nhật lên giao diện thông qua MainActivity. Do vậy, lớp DataGeneratingThread sẽ thêm tham số trong hàm tạo như sau:

class DataGeneratingThread(private val uiHandler: MainActivity.UIHandler) : HandlerThread("DataGeneratingThread") {
}

Tạo Handler để xử lý cho HandlerThread

Trong lớp DataGeneratingThread đã tạo ra ở trên, bạn khai báo thêm thuộc tính handler như sau:

class DataGeneratingThread(private val uiHandler: MainActivity.UIHandler) : HandlerThread("DataGeneratingThread") {

    private var handler: Handler? = null

}

Để khởi tạo thuộc tính handler vừa tạo ra, bạn thêm phương thức ghi đè (override) onLooperPrepared() và khởi tạo handler trong này. Phương thức này theo onLooperPrepared() theo tài liệu định nghĩa là để cho lớp con kế thừa từ HandlerThread ghi đè để thực hiện một số thao tác khởi tạo trước khi Looper của HandlerThread được chạy. Đây là nơi tốt nhất để chúng ta khởi tạo thuộc tính handler ở trên.

class DataGeneratingThread(private val uiHandler: MainActivity.UIHandler) : HandlerThread("DataGeneratingThread") {

    private var handler: Handler? = null

    override fun onLooperPrepared() {
        super.onLooperPrepared()
        handler = getHandler(this.looper)
    }

    private fun getHandler(looper: Looper): Handler {
        return object: Handler(looper) {
            override fun handleMessage(msg: Message?) {
                val message = uiHandler.obtainMessage()
                message.obj = msg?.obj
                message.sendToTarget()
            }
        }
    }
    
    ...
}

Phương thức getHanlder() ở trên dùng biểu thức object (Object Expression) để định nghĩa một lớp nặc danh (annonymous) kế thừa từ Handler và ghi đè phương thức handleMessage() để xử lý thông điệp (Message) nhận tự Looper. Ở đây, logic của phương thức này chỉ đơn giãn là gởi thông điệp (Message) từ thread này (DataGeneratingThread) lên UI thread.

Tạo Runnable để sinh dữ liệu ngẫu nhiên cho DataGeneratingThread

Để phát sinh dữ liệu ngẫu nhiên cho DataGeneratingThread bạn thêm vào lớp này khai báo sau:

class DataGeneratingThread(private val uiHandler: MainActivity.UIHandler) : HandlerThread("DataGeneratingThread") {

    ...

    private val generator = object: Runnable {
        override fun run() {
            val msg = handler?.obtainMessage()
            msg?.obj = DataProvider.random()
            msg?.sendToTarget()
            handler?.postDelayed(this, 100)
        }
    }
    
    ...
}

Ở đây, chúng ta lại tiếp tục vận dụng biểu thức object để tạo ra một thuộc tính là generator hiện thực Runnable. Thuộc tính generator này đóng vai trò phát sinh dữ liệu ngẫu nhiên thông qua DataProvider.random(). Dữ liệu profile sau khi được sinh ra sẽ được đính kèm vào đối tượng Message thông qua Message.obj rồi gởi tới hàng đợi (MessageQueue) của DataGeneratingThread thông qua lệnh msg?.sendToTarget(). Cuối cùng, nó lặp lại tác vụ này bằng cách trì hoãn (delay) 100 milliseconds bằng lệnh handler?.postDelayed(this, 100).

Sau khi định nghĩa tác vụ generator ở trên, việc còn lại là chúng ta sẽ phải dùng dùng nó như thế nào. Quay lạy màn hình bắt đầu của ứng dụng, bạn sẽ thấy hai nút (buttons) "Start" và "Stop" là hai hành động dùng để chạy và dừng việc phát sinh dữ liệu ngẫu nhiên. Do đó, chúng ta sẽ định nghĩa hai phương thức tương ứng cho hai hành động này trong lớp DataGeneratingThread như sau:

class DataGeneratingThread(private val uiHandler: MainActivity.UIHandler) : HandlerThread("DataGeneratingThread") {

    @Volatile
    private var isGenerating = false

    private var handler: Handler? = null

    private val generator = object: Runnable {
        override fun run()