[Android] サービス、スレッドはどの場面でどれを使用すべきか

後で必要になるはずなので、自分用のまとめです。現在、各リンクを読み込みながらまとめ中です。

Contents

1 サービスとは
2 スレッドとは
- 2.1 Thread,Handler,Looper,HandlerThreadなど
- 2.2 AsyncTask
3 じゃあ、使い分けは？　注意しながらまとめ
4 参考リンクと書籍

以下にサービス、スレッドの違いを、Android公式を引用しながら、まとめて行きます。元がC#の人なので、それに関する感想とともに書いてます。そのほうが自分が覚えやすい。

サービスとは

C#(Windows)では、昔に一つだけサービスを作成したことがあるのですが、Androidのサービスは、Windowsのサービスよりもっとアプリケーションの中で動作する、スレッドに近い感じを受けました。でも、スレッドとも違う。

Service は、バックグラウンドで長時間動作して作業を行い、ユーザーインターフェースを表示しないアプリケーションコンポーネントです。別のアプリケーションコンポーネントがサービスを開始し、ユーザーが他のアプリケーションに切り替えた場合でも、サービスはバックグラウンドで実行し続けることができます。(Android Developers>Docs>ガイド>サービスより)

たとえば、サービスはネットワークトランザクションの処理、音楽の再生、ファイルの I/O の実行、コンテンツプロバイダとのやり取りなどのすべてをバックグラウンドで行うことができます。(Android Developers>Docs>ガイド>サービスより)

プロセスの文脈の中で説明されているサービスの内容は以下の通りです。やはりWindows文化の人からするとスレッド的なイメージを拭えませんが、ここはAndroid文化の世界。慣れていかないといけません。

重要度の階層には 5 つのレベルがあります。…(1 つ目のプロセスが最も重要度が高く、最後に強制終了されます）

フォアグラウンドプロセス > 可視プロセス > サービスプロセス > バックグラウンドプロセス > 空のプロセス

サービスプロセスは重要度で3番目。

サービスプロセス
startService() メソッドで開始されたサービスを実行するプロセスで、フォアグラウンドプロセスと可視プロセスの2 つのカテゴリに分類されないものです。サービスプロセスは、ユーザーに表示される内容には直接関係ありませんが、ユーザーにとって必要な操作を実行している場合が多いため（バックグラウンドで音楽を再生したり、ネットワーク経由でデータをダウンロードしたりなど）、フォアグラウンドプロセスと可視プロセスのすべてと合わせて、それらを継続するのにメモリが不足した場合のみ強制終了されます。(Android デベロッパー>Docs>ガイド>プロセスとスレッドより)

スレッドとは

Thread,Handler,Looper,HandlerThreadなど

C#(Windows)だと、スレッド内からもろにUIに触らないように、 BeginInvokeで触るようにしていた記憶があります。重い処理を行う際はスレッドで処理しないといけない。UIとの処理を分けたり、Windwosでもいろいろと工夫は必要でした。Androidでもそのようで、特に、CPUなどのリソースがWindowsより限られているので、より注意が必要な感じを受けます。（ここはプロセスもでしょうけど。）

下記のように、Androidのプロセスはシングルスレッドで、メインスレッドをUIスレッドといいます。

アプリケーションコンポーネントが開始し、アプリケーションに他に実行中のコンポーネントがない場合、Android システムは実行用のシングルスレッドを持つアプリケーション用の新しい Linux プロセスを開始します。デフォルトでは、同じアプリケーションのすべてのコンポーネントは同じプロセスとスレッド（「メイン」スレッドと呼ばれます）で実行します。

このスレッドは、イベント（描画イベントを含む）を適切なユーザーインターフェースウィジェットに送信する役割を担うため非常に重要です。また、これはアプリが Android UI ツールキットのコンポーネント（android.widget と android.view パッケージのコンポーネント）とやり取りをするスレッドでもあります。そのため、メインスレッドは UI スレッドと呼ばれることもあります。

ANR(Appication Not Responding)状態にならないように、正しくスレッドを実装する必要あり。

アプリがユーザー操作に応答して集中的な動作を実行する場合、アプリケーションを正しく実装していないと、このシングルスレッドモデルではパフォーマンスの低下につながる可能性があります。具体的には、すべてが UI スレッドで行われている場合、ネットワークへのアクセスやデータベースへの問い合わせといった時間のかかる操作を実行すると UI 全体をブロックしてしまいます。スレッドがブロックされると、描画イベントを含むすべてのイベントを送信できなくなります。ユーザー側には、アプリケーションがハングしたように見えます。さらには、UI スレッドが数秒以上（現時点では 5 秒以上）ブロックされると、ユーザーに「アプリケーションが応答していません」のダイアログが表示されます。ユーザーはアプリケーションを停止するか、不快な場合はアンインストールしてしまう可能性があります。

Android UI ツールキットはスレッドセーフではありません。そのため、ワーカースレッドから UI を操作できません。すべての操作は、UI スレッドから行う必要があります。そのため、Android のシングルスレッドモデルには 2 つの明快なルールがあります。

1.UI スレッドをブロックしない
2.UI スレッド以外から Android UI ツールキットにアクセスしない

UIスレッド以外のスレッド（ワーカースレッド）から、UIにアクセスするにはお作法を守る必要あり。以下がそのお作法(Runable)を使うというもの。これでスレッドセーフになるとのこと。

Android には UI スレッド以外からのアクセス方法がいくつか用意されています。使用できるメソッドは次のとおりです。

1.Activity.runOnUiThread(Runnable)
2.View.post(Runnable)
3.View.postDelayed(Runnable, long)

Runnable使用してもできるけど、あまりスレッドを立てすぎると、面倒になってくる。Handlerを使うとよい、最善なのは AsyncTask。

ただし、操作が複雑になるにつれて、この種のコードも複雑化してメンテナンスも難しくなります。ワーカースレッドとのより複雑なやり取りを処理するため、ワーカースレッドで Handler を使うと、UI スレッドから配信されたメッセージを処理できます。ただし、最善なのは AsyncTask クラスを拡張することであり、これにより UI を操作する必要のあるワーカースレッドのタスクの実行を簡素化できます。

(以上の引用は、Android デベロッパー>Docs>ガイド>プロセスとスレッドより)

その他、補助的な説明として、以下のリンクの説明も参考になります。LooperとHandlerを簡単に扱えるようにしたHandlerThread。など。

他のスレッドからメインスレッドと通信するために、LooperとHandlerを使用することができます。AndroidはJavaのThreadをより簡単に扱えるようにラッピングしたHandlerThreadや、ThreadまたはMessage Loopなどの動作原理を熟知していなくても使えるAsyncTaskなどのクラスを提供します。
Androidのバックグラウンドを使いこなす Thread, Looper, Handler

いやぁ、怖い。Activity/Service等のライフサイクルについては正しく学んでおくべきだと思いました。AsyncTaskがいつでもキャンセルできるのに対しての、ワーカースレッドの注意点として、AsyncTask内の書き込みで書かれていましたが、ここに書いておきます。

警告: ワーカースレッドの使用時に発生する可能性のあるもう 1 つの問題として、実行時の設定が変更された（ユーザーが画面の向きを変えた場合など）ことによってアクティビティが予期せず再起動され、ワーカースレッドが破棄されてしまうことがあります。このような再起動の間タスクを維持する方法、アクティビティが破棄されたときの正しいタスクのキャンセル方法については、Shelves のサンプルアプリケーションのソースコードをご覧ください。
(Android デベロッパー>Docs>ガイド>プロセスとスレッドより)

AsyncTask

スレッドより簡単に、非同期での処理を行いやすくしたもの。これが最善。これはこれで注意点はあるのでしょうが、これを使って行きたいと思います。結局、ライフサイクルの中で、スレッドは停止とか、キャンセルとかをうまく矢ならないとエラーを発生するので少し厄介ってことでしょうか。読んでると、C#のBackgroundWorker(古。。)を思い出した。今のフレームワークなら、async-taskを使うようにしてるけど。

AsyncTask では、ユーザーインターフェースに非同期の処理を実行できます。スレッドやハンドラを自身で処理する必要なく、ワーカースレッドの操作をブロックし、結果を UI スレッドに発行します。

ワーカースレッドで処理される作業と、UI スレッドで処理される作業が分けられたため、UI は安全に、コードはシンプルになりました。

いつでも、どのスレッドからでもタスクをキャンセルできます

(Android デベロッパー>Docs>ガイド>プロセスとスレッドより)

じゃあ、使い分けは？　注意しながらまとめ

サービス(Service)

Serviceは画面がなくても走らせたいような処理や、後ろで常駐させたいような処理を行う際に使用。ただし２種類あり停止のさせ方には注意が必要(バインドタイプ)。またシステムから破棄されにくくするためには、Notificationを実装して、フォアグラウンドサービスとする必要あり。またサービスはContextをもっているため、Activityが終了してもContextを利用するような場合はService必須。UIスレッド上で動くため、重い処理をじかにするとアプリが落ちる。

Intent Serviceは、Serviceの中でも、順次にする処理が必要なものに対して用いると良。しかも実装が簡単になる。内部にHandlerスレッドを持っているので、Activityに依存せず非同期を行える。

Broadcast Recieverは、Intent Serviceに似ているが、常駐しない。暗黙インテントを処理するためにある。また処理の時間制限(5秒)あるため、ここで長い時間をかけるようなら、サービス化すること。