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SIBA WEEK 2 Part 2.md

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메인 스레드와 Handler Part2 - 안드로이드 애플리케이션에서의 메인 스레드

안드로이드 애플리케이션에서 Handler와 Looper 그리고 MessageQueue 구조가 어떻게 쓰이는지 알아봅니다.

앞서 Part 1에서 알아보았던, Handler와 Looper 구조와 동작이 과연 왜 필요할까요?

이는 여러 스레드를 사용하는 멀티스레드 환경에서, 특정 스레드에게 일을 위임하기 위한 수단으로 의미가 있습니다. 백그라운드 스레드가 특권을 가진 메인스레드에게 일을 분담하기 위해, 기본적으로 사용되는 구조가 되는 것입니다.

이번 아티클에서는 과연 그 '특권'이란 무엇이고 왜 생겨났는지, 어떻게 사용되어야하는지에 대해 알고자 합니다. 안드로이드 프레임 워크의 관점에서의 메인 스레드의 의미와 역할에 대해 알아보겠습니다.

안드로이드의 메인 스레드

안드로이드의 메인 스레드가 하는 일

  • 안드로이드의 메인스레드를 찾기 위해, 일반적인 프로그램의 시작점인 main()를 찾아보도록 하겠습니다. Android FW의 main()는 ActivityThread.java 에서 찾을 수 있습니다.

    public static void main(String[] args) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");

        // Install selective syscall interception
        AndroidOs.install();

        // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
        // disable it here, but selectively enable it later (via
        // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
        CloseGuard.setEnabled(false);

        Environment.initForCurrentUser();

        // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
        final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
        TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);

        // Call per-process mainline module initialization.
        initializeMainlineModules();

        Process.setArgV0("<pre-initialized>");

        Looper.prepareMainLooper();

        // Find the value for {@link #PROC_START_SEQ_IDENT} if provided on the command line.
        // It will be in the format "seq=114"
        long startSeq = 0;
        if (args != null) {
            for (int i = args.length - 1; i >= 0; --i) {
                if (args[i] != null && args[i].startsWith(PROC_START_SEQ_IDENT)) {
                    startSeq = Long.parseLong(
                            args[i].substring(PROC_START_SEQ_IDENT.length()));
                }
            }
        }
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false, startSeq);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

  • 안드로이드의 메인스레드는 Activity, Service, Broadcast Reciver, Application와 같은 컴포넌트 생명주기 메서드와 관련된 작업들을 기본적으로 담당하고 있습니다.

UI 작업에는 단일 스레드 모델을 적용

  • UI 작업에 필요한 UI 자원 공유를 하면서 발생할 수 있는 경합 상태, 교착 상태를 방지하고자, 메인스레드의 UI 작업에는 단일 스레드 모델이 적용됩니다.

단일 스레드 모델은 자원 접근에 대한 동기화를 신경쓰지 않아도 되고, 작업전환(context switching) 비용을 요구하지 않으므로, 경합 상태와 교착 상태를 방지할 수 있다.

  • 즉, 안드로이드에서의 단일 스레드 모델이란 안드로이드 화면을 구성하는 뷰나 뷰그룹을 하나의 스레드(메인 스레드)에서만 담당하는 원칙을 말합니다. 단일 스레드 모델은 아래 두 가지 규칙을 갖습니다.

    첫째, 메인 스레드(UI 스레드)를 블럭하지 말 것

    둘째, 안드로이드 UI 툴킷은 오직 UI 스레드에서만 접근할 수 있도록 할 것

메인스레드와 백그라운드 스레드 통신을 위한 Handler와 Looper 구조

  • 단일 스레드에서의 긴 작업은 어플리케이션의 반응성을 낮추거나, ANR의 원인이 될 수 있습니다. 따라서 메인 스레드에선 정해진 최소한의 일만 담당하고, 특히 긴 작업은 다른 스레드가 담당하게 해야합니다.
  • 따라서 이 메인 스레드와 다른 스레드가 협업하기위해, 스레드간 통신이 필요하게 되었습니다.
  • 안드로이드에선 Looper와 Handler를 사용하여, 다른 스레드와 메인 스레드간의 통신을 할 수 있습니다.
  • 위 내용을 정리하면, 안드로이드에서의 Thread-Looper-Handler 구조는, 메인 스레드에 단일 스레드 모델이 적용되면서 요구되는 스레드간의 통신 방법을 지원하는 구조라고 이해하면 좋습니다.

Handler 사용 예시

백그라운드 스레드에서 UI 작업

  • 앞서 설명 드렸듯 UI 작업은 단일 스레드 모델이 적용되어 메인 스레드에서만 실행됩니다. 따라서 네트워크 통신 같은 백그라운드 작업을 하면서 발생하는 UI 변경 작업은 Handler 사용하여 메인 스레드로 위임되고, 메인 스레드에서 실행됩니다.

반복 UI 갱신를 위한 recursive Runnable

  • 시계나 타이머처럼 반복적으로 UI 작업을 해야할 때가 있습니다. 이 UI 갱신 작업은 Runnable을 재귀적으로 설계하는 것으로 구현할 수 있습니다.

    package com.example.myapplication

import android.os.Bundle
import android.os.Handler
import android.widget.TextView
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity


class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private val DELAY_TIME = 2000L
    private val handler = Handler(mainLooper)
    private var updateTimeRunnable: Runnable? = null

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        updateTimeRunnable = Runnable {
            findViewById<TextView>(R.id.tv1).text = System.currentTimeMillis().toString()
            updateTimeRunnable?.let { handler.postDelayed(it, DELAY_TIME) }
        }

    }


    fun onClickButton(view: TextView){
        updateTimeRunnable?.let { handler.post(it) }
    }

}

타이머, ANR 판단

요약

  • 안드로이드의 메인 스레드는 ActivityThread.java 에서 시작되며, 컴포넌트 생명주기 메서드와 관련된 작업들을 담당합니다.
  • 경합 상태, 교착 상태를 방지하고자, UI 작업에는 단일 스레드 모델을 적용합니다. 따라서 UI 작업은 메인 스레드에서만 실행 가능합니다.
  • UI 작업은 메인 스레드에서만 실행 가능하기 때문에, 작업에 따라 메인 스레드와 백그라운드 스레드간의 통신이 필요합니다. Handler와 Looper 구조는 스레드간 통신을 위한 구조 입니다.
  • Handler 사용 (스레드간 통신)의 예시로는 백그라운드 스레드에서 UI 작업, UI 갱신, 시간 제한 작업이 있습니다.