Android线程面试题：主线程与子线程如何通信？

Question

在Android开发中，主线程（UI线程）与子线程之间的通信机制是面试中常被考察的重点。一个常见的问题是：**“在Android中，主线程如何安全地与子线程进行通信？请列举几种实现方式并说明其适用场景。”** 该问题考察候选人对线程管理、消息传递机制的理解，如Handler、Looper、MessageQueue、AsyncTask（旧版本）、ExecutorService、LiveData、协程（Coroutine）等技术的掌握程度。同时，面试官也希望通过回答判断候选人是否具备处理并发任务和UI更新的能力。

Answer 1

Android中主线程与子线程通信机制详解

在Android开发中，主线程（UI线程）与子线程之间的通信是一个核心问题。由于Android不允许在子线程中直接更新UI，因此必须通过特定的机制实现线程间通信。以下是几种常见的实现方式及其适用场景。

1. Handler + Looper + MessageQueue 机制

这是Android中最基础的线程通信机制。主线程默认拥有一个Looper和MessageQueue，而子线程需要手动创建Looper。

• Handler： 负责发送和处理消息。
• Looper： 用于循环取出MessageQueue中的消息。
• MessageQueue： 存放消息的队列。

示例代码：

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        Looper.prepare();
        Handler handler = new Handler(Looper.myLooper()) {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                // 处理消息
            }
        };
        Looper.loop();
    }
}).start();

2. AsyncTask（已弃用）

AsyncTask 是 Android 提供的一个简化异步任务处理的类，适合执行轻量级后台任务并更新UI。

方法	说明
onPreExecute()	主线程执行，用于初始化操作
doInBackground()	子线程执行，用于耗时操作
onPostExecute()	主线程执行，用于处理结果

3. ExecutorService + Future / Runnable

使用线程池管理线程资源，通过Future获取异步结果，并结合Handler更新UI。

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
executor.execute(() -> {
    // 执行耗时操作
    handler.post(() -> {
        // 更新UI
    });
});

4. LiveData 与 ViewModel

结合Jetpack组件，LiveData 可以在数据变化时通知观察者（如UI组件），适用于MVVM架构下的数据绑定。

LiveData data = repository.getData();
data.observe(this, s -> textView.setText(s));

5. Kotlin 协程（Coroutine）

协程是Kotlin中轻量级的线程，通过launch和withContext切换线程，非常适合异步任务和主线程通信。

GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
    val result = withContext(Dispatchers.IO) {
        // 子线程执行
        "Result"
    }
    textView.text = result // 主线程更新UI
}

6. RxJava / RxAndroid

RxJava 提供了强大的响应式编程能力，通过observeOn和subscribeOn实现线程切换。

Observable.just("data")
    .subscribeOn(Schedulers.io())
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(s -> textView.setText(s));

7. 使用 Channel 或 Flow（Kotlin 协程扩展）

在协程中，Channel 用于发送和接收数据，Flow 用于处理异步数据流。

val channel = Channel()
launch {
    channel.send("Message")
}
launch {
    val msg = channel.receive()
    textView.text = msg
}

8. 使用Messenger

Messenger 是基于Binder的IPC机制，可用于跨进程通信，也可用于线程间通信。

Messenger messenger = new Messenger(handler);
Message msg = Message.obtain();
messenger.send(msg);

9. 使用WorkManager

适用于需要延迟执行、周期性或有约束条件的任务，例如网络连接后才执行的任务。

WorkManager workManager = WorkManager.getInstance(context);
OneTimeWorkRequest workRequest = new OneTimeWorkRequest.Builder(MyWorker.class).build();
workManager.enqueue(workRequest);

10. 使用CountDownLatch 或其他并发工具类

Java并发包中的工具类可用于线程同步和通信。

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
new Thread(() -> {
    // 执行任务
    latch.countDown();
}).start();
latch.await(); // 等待完成

11. 使用EventBus（第三方库）

EventBus 是一个事件总线库，可用于简化组件间通信，包括线程间通信。

@Subscribe(threadMode = ThreadMode.MAIN)
public void onMessageEvent(MessageEvent event) {
    textView.setText(event.message);
}

12. 使用ViewModel + LiveData + Repository 架构模式

这是现代Android开发推荐的架构方式，适用于大型项目中的线程通信与数据管理。

graph TD A[View] --> B[ViewModel] B --> C[LiveData] C --> D[UI] B --> E[Repository] E --> F[Local/Remote Data] F --> E E --> B