Handler与多线程

一起学Android 2017-05-01 11:53

Handler消息传递机制

Android的消息处理有四个核心类：Handler、Looper、Message、MessageQueue，都在android.os包中。

一、线程的魔法师 Looper

Looper的字面意思是“循环器”,"轮询器"，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单，代码如下：

publicclass LooperThread extends Thread {

 @Override

publicvoid run() {

// ①.将当前线程初始化为Looper线程

 Looper.prepare();

 public void handleMessage(Message msg) {

 super.handleMessage(msg);

 switch (msg.what) {

 case 0:

 break;

 default:

 break;

 }

}

// ②.开始循环处理消息队列

 Looper.loop();

 }

 }

通过上面两行核心代码，普通线程就升级为Looper线程了！！！看看这两行代码各自做了什么。

1)Looper.prepare()

通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？咱们来看源码。

源码。

public class Looper {

// 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象

private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

// Looper内的消息队列

final MessageQueue mQueue;

// 当前线程

 Thread mThread;

// 。。。其他属性

// 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程

private Looper() {

 mQueue = new MessageQueue();

 mRun = true;

 mThread = Thread.currentThread();

 }

// 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象

publicstaticfinalvoid prepare() {

if (sThreadLocal.get() != null) {

// 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常

thrownew RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");

 }

 sThreadLocal.set(new Looper());

 }

// 其他方法

}

通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal,其实就是将一个唯一的Looper对象给添加到ThreadLocal中.

2）Looper.loop()

调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：

publicstaticfinalvoid loop() {

 Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper

 MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ

 Binder.clearCallingIdentity();

finallong ident = Binder.clearCallingIdentity();

// 开始循环

while (true) {

 Message msg

 Message msg = queue.next(); // 取出message

if (msg !=null) {

if (msg.target ==null) {

// message没有target为结束信号，退出循环

return;

 }

 }

// 日志。。。

if (me.mLogging!=null)

me.mLogging.println(">>>>> Dispatching to "+ msg.target +""+ msg.callback

+": "+ msg.what);

// 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler

 msg.target.dispatchMessage(msg);

// 还是日志。。。

if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println("<<<<< Finished to"+ msg.target +"

 "+ msg.callback);

finallong newIdent = Binder.clearCallingIdentity();

if (ident != newIdent) {

 Log.wtf("Looper", "Thread identity changed from 0x"

+ Long.toHexString(ident) +" to 0x"

+ Long.toHexString(newIdent) +" while dispatching to "

+ msg.target.getClass().getName() +""

+ msg.callback +" what="+ msg.what);

 }

// 回收message资源

 msg.recycle();

 }

 }

 }

除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如:

Looper.myLooper()得到当前线程looper对象：

publicstaticfinal Looper myLooper() {

// 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper

return (Looper)sThreadLocal.get();

getThread()得到looper对象所属线程：

public Thread getThread() {

return mThread;

quit()方法结束looper循环:

publicvoid quit() {

// 创建一个空的message，它的target为NULL，表示结束循环消息

 Message msg = Message.obtain();

// 发出消息

 mQueue.enqueueMessage(msg, 0);

到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：

1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal;

2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行;

3.Looper使一个线程变成Looper线程。

那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面有请Handler！

二、异步处理大师 Handler

什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper。默认的构造方法：

publicclass handler {

final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ

final Looper mLooper; // 关联的looper

final Callback mCallback;

// 其他属性........

public Handler() {

if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {

final Class klass = getClass();

if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&

 (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) ==0) {

 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: "+

 klass.getCanonicalName());

 }

 }

// 默认将关联当前线程的looper

 mLooper = Looper.myLooper();

// looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用

if (mLooper ==null) {

thrownew RuntimeException(

"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");

 }

 }

// 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上

 mQueue = mLooper.mQueue;

 mCallback =null;

// 其他方法

}

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

publicclass LooperThread extends Thread {

private Handler handler1;

private Handler handler2;

 @Override

publicvoid run() {

// 将当前线程初始化为Looper线程

 Looper.prepare();

// 实例化两个handler

 handler1 =new Handler();

 handler2 =new Handler();

// 开始循环处理消息队列

 Looper.loop();

 }

}

加入handler后的效果如下图：

可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！

Handler发送消息

有了handler之后，我们就可以使用

post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int),sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long).

这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：

// 此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象，它的run方法将在handler关联的looper线程中执行

publicfinalboolean post(Runnable r){

// 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message

return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);

 }

 Message m = Message.obtain(); //得到空的message

 m.callback = r; //将runnable设为message的callback

return m;

boolean sent =false;

 MessageQueue queue = mQueue;

if (queue !=null) {

 msg.target =this; // message的target必须设为该handler！

 sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

 }else {

 RuntimeException e =new RuntimeException(

this+" sendMessageAtTime() called with no mQueue");

 Log.w("Looper", e.getMessage(), e);

return sent;

 }

总之通过handler发出的message有如下特点：

1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post发出的message，其callback为Runnable对象.

Handler处理消息

说完了消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Messagemsg)完成的，见源码:

// 处理消息，该方法由looper调用

publicvoid dispatchMessage(Message msg) {

if (msg.callback !=null) {

// 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！

 handleCallback(msg);

 } else {

// 如果handler本身设置了callback，则执行callback

if (mCallback !=null) {

/* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写

handleMessage方法。 */

if (mCallback.handleMessage(msg)) {

return;

}

 }

 }

// 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage

 handleMessage(msg);

}

// 处理runnable消息

privatefinalvoid handleCallback(Message message) {

 message.callback.run(); //直接调用run方法！

 }

// 由子类实现的钩子方法

publicvoid handleMessage(Message msg) {

 }

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！

Handler的用处

handler被描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：

1. handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。

2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。

这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)

下面给出sample代码，仅供参考：

publicclass TestDriverActivity extends Activity {

private TextView textview;

 @Override

protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

 setContentView(R.layout.main);

 textview

 setContentView(R.layout.main);

 textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);

// 创建并启动工作线程

 Thread workerThread =new Thread(new SampleTask(new MyHandler()));

 workerThread.start();

 }

publicvoid appendText(String msg) {

 textview.setText(textview.getText()

 textview.setText(textview.getText() +"\n"+ msg);

class MyHandler extends Handler {

 @Override

publicvoid handleMessage(Message msg) {

 String result = msg.getData().getString("message");

// 更新UI

 appendText(result);

 }

 }

}

publicclass SampleTask implements Runnable {

privatestaticfinal String TAG = SampleTask.class.getSimpleName();

 Handler handler;

public SampleTask(Handler handler) {

super();

this.handler = handler;

 }

 @Override

publicvoid run() {

try { // 模拟执行某项任务，下载等

 Thread.sleep(5000);

// 任务完成后通知activity更新UI

 Message msg = prepareMessage("task completed!");

// message将被添加到主线程的MQ中

 handler.sendMessage(msg);

 } catch (InterruptedException e) {

 Log.d(TAG, "interrupted!");

private Message prepareMessage(String str) {

 Message result

 Message result = handler.obtainMessage();

 Bundle data

 Bundle data =new Bundle();

 data.putString(

 data.putString("message", str);

 result.setData(data);

 result.setData(data);

return result;

}

当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。

三、封装任务 Message

在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，使用Message需要注意4点：

1、Message虽然也可以通过new来获取，但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象，以节省资源；

2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据，应优先使用arg1和arg2属性来传递数据，这样比Bundle节省内存；

3、尽可能使用Message.what来标识信息，以便用不同的方式处理Message。

4、如果需要从工作线程返回很多数据信息，可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起，然后存放到obj属性中，再返回到主线程。