Android基础夯实--你了解Handler有多少？

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概述

对于刚入门的同学来说，往往都会对Handler比较迷茫，到底Handler是个什么样的东西。当然，可能对于一些有工作经验的工程师来说，他们也不一定能很准确地描述，我们来看下API的介绍。

Handler是用来结合线程的消息队列来发送、处理“Message对象”和“Runnable对象”的工具。每一个Handler实例之后会关联一个线程和该线程的消息队列。当你创建一个Handler的时候，从这时开始，它就会自动关联到所在的线程/消息队列，然后它就会陆续把Message/Runnalbe分发到消息队列，并在它们出队的时候处理掉。

从官方文档中，我们不难找出其中的关键词，就是“线程”。我们都知道，一个涉及到网络操作，耗时操作等的Android应用，都离不开多线程操作，然而，如果这时我们允许并发更新UI，那么最终导致控件的状态都是不可确定的。所以，我们可以通过对控件进行加锁，在不需要用时解锁，这是一个解决方案之一，但最后很容易造成线程阻塞，效率会非常差。所以，谷歌采用了只允许在主线程更新UI，所以作为线程通信桥梁的Handler也就应运而生了。

Looper、MessageQueue、Message、Handler的关系

讲到Handler，肯定离不开Looper、MessageQueue、Message这三者和Handler之间的关系，下面简略地带过，详细自己可以查阅相关资料，或者查看源码，这样更方便大家深入学习。

Looper

每一个线程只有一个Looper，每个线程在初始化Looper之后，然后Looper会维护好该线程的消息队列，用来存放Handler发送的Message，并处理消息队列出队的Message。它的特点是它跟它的线程是绑定的，处理消息也是在Looper所在的线程去处理，所以当我们在主线程创建Handler时，它就会跟主线程唯一的Looper绑定，从而我们使用Handler在子线程发消息时，最终也是在主线程处理，达到了异步的效果。

那么就会有人问，为什么我们使用Handler的时候从来都不需要创建Looper呢？这是因为在主线程中，ActivityThread默认会把Looper初始化好，prepare以后，当前线程就会变成一个Looper线程。

MessageQueue

MessageQueue是一个消息队列，用来存放Handler发送的消息。每个线程最多只有一个MessageQueue。MessageQueue通常都是由Looper来管理，而主线程创建时，会创建一个默认的Looper对象，而Looper对象的创建，将自动创建一个MessageQueue。其他非主线程，不会自动创建Looper。

Message

消息对象，就是MessageQueue里面存放的对象，一个MessageQueu可以包括多个Message。当我们需要发送一个Message时，我们一般不建议使用new Message()的形式来创建，更推荐使用Message.obtain()来获取Message实例，因为在Message类里面定义了一个消息池，当消息池里存在未使用的消息时，便返回，如果没有未使用的消息，则通过new的方式创建返回，所以使用Message.obtain()的方式来获取实例可以大大减少当有大量Message对象而产生的垃圾回收问题。

四者关系总体如下（如有不对的地方，谢谢指出）

Handler的主要用途

1. 推送未来某个时间点将要执行的Message或者Runnable到消息队列。
2. 在子线程把需要在另一个线程执行的操作加入到消息队列中去。

废话不多说，通过举例来说明Handler的两个主要用途。

1. 推送未来某个时间点将要执行的Message或者Runnable到消息队列

实例：通过Handler配合Message或者Runnable实现倒计时

• 首先看一下效果图

• 方法一，通过Handler + Message的方式实现倒计时。代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private ActivityMainBinding mBinding;

    private Handler mHandler ;


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        mBinding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_main);

        //设置监听事件
        mBinding.clickBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                //通过Handler + Message的方式实现倒计时
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                    Message message = Message.obtain(mHandler);
                    message.what = 10 - i;
                    mHandler.sendMessageDelayed(message, 1000 * i); //通过延迟发送消息，每隔一秒发送一条消息
                }
            }
        });

        mHandler = new Handler() {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
                mBinding.time.setText(msg.what + "");   //在handleMessage中处理消息队列中的消息
            }
        };
    }
}

其实代码不用怎么解释，都比较通俗易懂，但是这里用到了DataBiding，可能没用过的同学看起来有点奇怪，但其实反而简略了代码，有一定基础的同学看起来都不会有太大压力，所以不做太多解释。通过这个小程序，作者希望大家可以了解到Handler的一个作用就是，在主线程中，可以通过Handler来处理一些有顺序的操作，让它们在固定的时间点被执行。

• 方法二，通过Handler + Runnable的方式实现倒计时。代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private ActivityMainBinding mBinding;
    private Handler mHandler = new Handler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        mBinding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_main);

        //设置监听事件
        mBinding.clickBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                    final int fadedSecond = i;
                    //每延迟一秒，发送一个Runnable对象
                    mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            mBinding.time.setText((10 - fadedSecond) + "");
                        }
                    }, 1000 * i);
                }
            }
        });
    }
}

方法二也是通过代码让大家加深Handler处理有序事件的用途，之所以分开Runnable和Message两种方法来实现，是因为很多人都搞不清楚为什么Handler可以推送Runnable和Message两种对象。其实，无论Handler将Runnable还是Message加入MessageQueue，最终都只是将Message加入到MessageQueue。只要大家看一下源码就可以知道，Handler的post Runnable对象这个方法只是对post Message进行了一层封装，所以最终我们都是通过Handler推送了一个Message罢了，至于为什么会分开两种方法，下文会给大家详说究竟。下面再来看看Handler的第二个主要用途。

2. 在子线程把需要在另一个线程执行的操作加入到消息队列中去

实例：通过Handler + Message来实现子线程加载图片，在UI线程显示图片

• 效果图如下

• 代码如下(布局代码也不放出来了)

public class ThreadActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
    private ActivityThreadBinding mBinding = null;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        mBinding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_thread);
        // 设置点击事件
        mBinding.clickBtn.setOnClickListener(this);
        mBinding.resetBtn.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()) {
            // 响应load按钮
            case R.id.clickBtn:
                // 开启一个线程
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        // 在Runnable中进行网络读取操作，返回bitmap
                        final Bitmap bitmap = loadPicFromInternet();
                        // 在子线程中实例化Handler同样是可以的，只要在构造函数的参数中传入主线程的Looper即可
                        Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
                        // 通过Handler的post Runnable到UI线程的MessageQueue中去即可
                        handler.post(new Runnable() {
                            @Override
                            public void run() {
                                // 在MessageQueue出队该Runnable时进行的操作
                                mBinding.photo.setImageBitmap(bitmap);
                            }
                        });
                    }
                }).start();
                break;
            case R.id.resetBtn:
                mBinding.photo.setImageBitmap(BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.default_pic));
                break;
        }
    }

    /***
     * HttpUrlConnection加载图片，不多说
     * @return
     */
    public Bitmap loadPicFromInternet() {
        Bitmap bitmap = null;
        int respondCode = 0;
        InputStream is = null;
        try {
            URL url = new URL("https://ss2.bdstatic.com/70cFvnSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=1421494343,3838991329&fm=23&gp=0.jpg");
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            connection.setRequestMethod("GET");
            connection.setConnectTimeout(10 * 1000);
            connection.setReadTimeout(5 * 1000);
            connection.connect();
            respondCode = connection.getResponseCode();
            if (respondCode == 200) {
                is = connection.getInputStream();
                bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);
            }
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
            Toast.makeText(getApplicationContext(), "访问失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return bitmap;
    }
}

Handler推送Message和Runnable的区别

在上文我们通过用Handler推送Message和Runnable实现相同的倒计时效果，这里我们就说一下Post(Runnable)和SendMessage(Message)的区别。

首先我们看看post方法和sendMessage方法的源码：

    public final boolean post(Runnable r)
    {
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }

    public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }

可见，两个方法都是通过调用sendMessageDelayed方法实现的，所以可以知道它们的底层逻辑是一致的。

但是，post方法的底层调用sendMessageDelayed的时候，却是通过getPostMessage(r)来将Runnable对象来转为Message，我们点进方getPostMessage()法可以看到：

    private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }

其实，最终runnable最终也是转化为一个Message，而这个Message只有一个被赋值的成员变量，就是Runnable的回调函数，也就是说，这个Message在进入MessageQueue之后，它只是一个“动作”，即我们Runnbale的run方法里面的操作。

要知道，我们的Message类可是有很多参数的，所以你可以理解为它是一个非常丰富的JavaBean，可以看看它的成员变量：

• public int what;
• public int arg1;
• public int arg2;
• public Object obj;
• ...

那么讲到这里，大家也应该有所理解为什么Google工程师为什么会封装这两种方法，我总结如为：为了更方便开发者根据不同需要进行调用。当我们需要传输很多数据时，我们可以使用sendMessage来实现，因为通过给Message的不同成员变量赋值可以封装成数据非常丰富的对象，从而进行传输；当我们只需要进行一个动作时，直接使用Runnable，在run方法中实现动作内容即可。当然我们也可以通过Message.obtain(Handler h, Runnable callback)来传入callback接口，但这样看起来就没有post(Ruannable callback)那么直观。

API

API是我们学习最好的文档，所以我也简要跟大家学习一下，其实大家认真看我上面的介绍加上自己亲手实践，Handler的API大家都可以随便翻阅了。

构造函数

• Handler()
• Handler(Handler.Callback callback)：传入一个实现的Handler.Callback接口，接口只需要实现handleMessage方法。
• Handler(Looper looper)：将Handler关联到任意一个线程的Looper，在实现子线程之间通信可以用到。
• Handler(Looper looper, Handler.Callback callback)

主要方法

• void dispatchMessage (Message msg)

一般情况下不会使用，因为它的底层实现其实是作为处理系统消息的一个方法，如果真要用，效果和sendMessage(Message m)效果一样。

    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            // 如果有Runnbale，则直接执行它的run方法
            handleCallback(msg);
        } else {
            //如果有实现自己的callback接口
            if (mCallback != null) {
                //执行callback的handleMessage方法
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            //否则执行自身的handleMessage方法
            handleMessage(msg);
        }
    }
    
    private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
    }

• void dump (Printer pw, String prefix)

主要Debug时使用的一个方法，dump函数只是使用了Printer对象进行了打印，打印出Handler以及Looper和Queue中的一些信息，源码如下：

    public final void dump(Printer pw, String prefix) {
        pw.println(prefix + this + " @ " + SystemClock.uptimeMillis());
        // 如果Looper为空，输出Looper没有初始化
        if (mLooper == null) {
            pw.println(prefix + "looper uninitialized");
        } else {
            // 否则调用Looper的dump方法，Looper的dump方法也是
            mLooper.dump(pw, prefix + "  ");
        }
    }

通过测试用例大家会了解得更清晰：

        //测试代码
        Printer pw = new LogPrinter(Log.ERROR, "MyTag");
        mHandler.dump(pw, "prefix");

结果：

• Looper getLooper ()

拿到Handler相关联的Looper

• String getMessageName (Message message)

获取Message的名字，默认名字为message.what的值。

• void handleMessage (Message msg)

处理消息。

• boolean hasMessages (int what)

判断是否有Message的what值为参数what。

• boolean hasMessages (int what, Object object)

判断是否有Message的what值为参数what，obj值为参数object。

• Message obtainMessage (int what, Object obj)

从消息池中拿到一个消息并赋值what和obj，其他重载函数同理。

• boolean post (Runnable r)

将Runnable对象加入MessageQueue。

• boolean post (Runnable r)

将Runnbale加入到消息队列的队首。但是官方不推荐这么做，因为很容易打乱队列顺序。

• boolean postAtTime (Runnable r, Object token, long uptimeMillis)

在某个时间点执行Runnable r。

• boolean postDelayed (Runnable r, long delayMillis)

当前时间延迟delayMillis个毫秒后执行Runnable r。

• void removeCallbacks (Runnable r, Object token)

移除MessageQueue中的所有Runnable对象。

• void removeCallbacksAndMessages (Object token)

移除MessageQueue中的所有Runnable和Message对象。

• void removeMessages (int what)

移除所有what值得Message对象。

• boolean sendEmptyMessage (int what)

直接拿到一个空的消息，并赋值what，然后发送到MessageQueue。

• boolean sendMessageDelayed (Message msg, long delayMillis)

在延迟delayMillis毫秒之后发送一个Message到MessageQueue。

Handler引发的内存泄漏

在上面的例子中，为了展示方便，我都没有考虑内存泄漏的情况，但是在实际开发中，如果不考虑代码的安全性的话，尤其当一个项目到达了一定的规模之后，那么对于代码的维护和系统的调试都是非常困难的。而Handler的内存泄漏在Android中也是一个非常经典的案例。

详细可以参考：How to Leak a Context: Handlers & Inner Classes

或参考翻译文：Android中Handler引起的内存泄露

通常我们都会在一个Activity内部定义一个Handler的内部类：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Handler mHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what){
                 ...
            }
        }
    };
    
        @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        mBinding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_main);


        mHandler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ...
            }
        }, 1000000);

    }
}

（1）外部类Activity中定义了一个非静态内部类Handler，非静态内部类默认持有对外部类的引用。如果外部Activity突然关闭了，但是MessageQueue中的消息还没处理完，那么Handler就会一直持有对外部Activty的引用，垃圾回收器无法回收Activity，从而导致内存泄漏。

(2) 如上代码，在postDelayed中，我们在参数中传入一个非静态内部类Runnable，这同样会造成内存泄漏，假如此时关闭了Activity，那么垃圾回收器在接下来的1000000ms内都无法回收Activity，造成内存泄漏。

解决方案：

(1) 将非静态内部类Handler和Runnable转为静态内部类，因为非静态内部类(匿名内部类)都会默认持有对外部类的强引用。

(2) 改成静态内部类后，对外部类的引用设为弱引用，因为在垃圾回收时，会自动将弱引用的对象回收。

避免内存泄漏的例子：

public class HandlerActivity extends AppCompatActivity {

    private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);

    private static final Runnable mRunnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 操作
        }
    };


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

        mHandler.postDelayed(mRunnable, 1000*10);
        
        finish();   
    }


    private static class MyHandler extends Handler {
        WeakReference mWeakActivity;

        public MyHandler(HandlerActivity activity) {
            this.mWeakActivity = new WeakReference(activity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            final HandlerActivity mActivity = mWeakActivity.get();
            if (mActivity != null) {
                // 处理消息
            }
        }
    }

}

HandlerThread

思考一下，假如我们需要同时下载A和B，下载A需要6s，下载B需要5s，在它们下载完成后Toast信息出来即可，此时HandlerThread便是一种解决方式之一。那么HandlerThread到底是什么？

• HandlerThread就是一种线程。
• HandlerThread和普通的Thread之间的区别就是HandlerThread在创建的时候会提供自己该线程的Looper对象。

所以，如果大家了解清楚了我前面所讲的Looper、Message、Handler、MessageQueue的关系的话，这里就很清楚HandlerThread是什么东西了。大家都知道，我们在Actvity创建时系统会自动帮我们初始化好主线程的Looper，然后这个Looper就会管理主线程的消息队列。但是在我们创建子线程时，系统并不会帮我们创建子线程的Looper，需要我们自己手动创建，如下：

    new Thread(){
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            Looper.prepare();
            Handler mHandler = new Handler(Looper.myLooper());
            Looper.loop();
        }
    }.start();

所以HandlerThread就在内部帮我们封装了Looper的创建过程，从源码可以看到，HandlerThread集成于Thread，然后覆写run方法，进行Looper的创建，从而通过getLooper方法暴露出该线程的Looper对象

public class HandlerThread extends Thread {
    int mPriority;
    int mTid = -1;
    Looper mLooper;
    
    ...
    
    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
    
    public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        
        // If the thread has been started, wait until the looper has been created.
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
        return mLooper;
    }
    
    ...
}    

所以通过HandlerThread，我们可以轻松创建一个包含了Looper的子线程：

final HandlerThread mHandlerThread = new HandlerThread("HandlerThread");

mHandlerThread.start();

Handler mHandler = new Handler(mHandlerThread.getLooper());

使用HandlerThread同时下载A和B的Demo：

代码：

public class HandlerThreadActivity extends AppCompatActivity {
    private TextView tv_A, tv_B;

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

        tv_A = (TextView) findViewById(R.id.txt_dlA);
        tv_B = (TextView) findViewById(R.id.txt_dlB);

        final Handler mainHandler = new Handler();

        final HandlerThread downloadAThread = new HandlerThread("downloadAThread");
        downloadAThread.start();
        Handler downloadAHandler = new Handler(downloadAThread.getLooper());

        // 通过postDelayed模拟耗时操作
        downloadAHandler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Toast.makeText(getApplicationContext(), "下载A完成", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                mainHandler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        tv_A.setText("A任务已经下载完成");
                    }
                });
            }
        }, 1000 * 5);


        final HandlerThread downloadBThread = new HandlerThread("downloadBThread");
        downloadBThread.start();
        Handler downloadBHandler = new Handler(downloadBThread.getLooper());

        // 通过postDelayed模拟耗时操作
        downloadBHandler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Toast.makeText(getApplicationContext(), "下载B完成", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                mainHandler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        tv_B.setText("B任务已经下载完成");
                    }
                });

            }
        }, 1000 * 7);
    }
}

总结

由于Android的UI更新只能在主线程，所以Handler是Android中一套非常重要的更新UI线程机制，虽然在很多框架的帮助下我们可以减少了很多Handler的代码编写，但实际上很多框架的底层实现都是通过Handler来更新UI的，所以可见掌握好Handler对我们来说是多么重要，所以这也是很多面试官在面试中的高频考点之一。虽然Handler对开发者来说是一个非常方便的存在，但是我们也不能否认它也是存在缺点的，如处理不当，Handler所造成的的内存泄漏对开发者来说也是一个非常头疼的难题。

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