Android Handler探索

在日常开发中,我们常用Handler来在子线程更新主线程UI,这是因为Android系统不允许我们在子线程更新UI控件,原因是因为Android的UI控件不是线程安全的,多线程访问的话有可能会出现问题,所以Google建议我们使用Handler来更新(runOnUiThread()方法内部也是通过Handler更新),为什么Handler能够在子线程更新?下面我们通过简单的几行源码来解析一下。

既然我们要使用Handler,那我们肯定要先创建它,通过Handler的构造方法我们知道,创建Handler需要一个Looper。

public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
        mLooper = looper;
        mQueue = looper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
}

如果没有这个Looper,程序就会报错

if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}

那这个Looper是什么,相信平时大多数使用Handler我们都是直接在主线程new一个不带参数的Handler,然后重写一下它的handlerMessage()方法就可以了,根本没有传进去Looper,但是运行起来也没有发现有问题,而且功能也正常。那是因为主线程默认就会创建一个Looper,我们来看一下我们的程序入口。(我们的Android程序入口和java一样都是一个main方法,Android程序的main方法在ActivityThread这个类中)。

public static void main(String[] args) {
     ...省略部分代码
    Looper.prepareMainLooper();
     ...省略部分代码
    Looper.loop();
}

这里我们看到一个Looper.prepareMainLooper()方法,字面意思很好理解,就是准备一个主线程的Looper,这就解释了为什么我们在主线程不需要创建Looper就能正常使用Handler,这是因为默认已经帮我们创建好了,还有一个Looper.loop()这个方法,这个方法是真正的运行Looper,通常配合prepare方法使用,他的内部是采用死循环的方式不断的去取MessageQueue也就是消息队列里的消息,如果有则取出来执行,没有则处于等待状态。MessageQueue下面会慢慢介绍。

那如果我们需要在子线程创建Handler,这个时候我们就需要自己手动创建一个Looper,当然我们在子线程创建Looper肯定不是调用的prepareMainLooper(),Looper的内部有一个prepare()方法,就是提供给我们自己创建Looper的。

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    ...省略部分代码
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

前面sThreadLocal先不管,我们可以看到他new了一个Looper,接着我们跟进去看下他的实现。

private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

mQueue是一个MessageQueue对象,也就是我们刚刚提到的消息队列,mThread是当前线程的对象。也就是说,创建一个Looper,就会创建一个MessageQueue,来到这里,我们先不管MessageQueue是什么,当然这个MessageQueue和Handler有密切关系,我们先理清下思路。

创建一个Handler需要一个Looper,创建一个Looper就会创建一个MessageQueue,这三者是密不可分的。

到了这里,我们来回顾一下我们的问题,为什么我们能使用Handler在子线程来更新我们的主线程的UI?

我们知道,Handler的创建离不开Looper,我们在主线程创建的Handler,使用的是主线程的Looper,当然在子线程也一样,所以Handler的handlerMessage()方法是运行在主线程的,而我们需要在子线程更新UI的时候,通常在子线程使用Handler的post(),sendMessage()等等方法(最终调用还是send方法)去发送一个消息,然后在run()方法中(使用的post()发送),或者handleMessage()方法中去更新UI。

接下来我们看一下我们所使用的发送方法的源码,因为最终都是调用的send(),所以我们看下send()方法的源码就可以了。

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

逻辑比较简单,获取Looper构造方法创建的MessageQueue对象,如果为空则报错,否则执行enqueueMessage()这个方法,把MessageQueue对象传了进去,还有我们的信息Message对象,这个方法字面意思理解就是添加一个消息到队列中去。我们来看下这个方法

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        ...省略部分代码
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

方法内部又调用了MessageQueue的enqueueMessage方法,把我们的信息传了进去。
既然MessageQueue是一个消息队列,那它的enqueueMessage()方法,按照字面理解,也就是往它的队列里面添加一条消息,事实证明也确实是这样,有兴趣的小伙伴可以去看下源码,内部是采用的单链表的数据结构存储我们的信息,除了enqueueMessage添加消息方法,还有取出消息的next()方法。

接下来我们继续理清一下我们的思路,当我们在子线程发送一个消息时,首先我们信息会被添加到MessageQueue消息队列里面去,由Looper去取,Looper通过loop()方法不断轮询我们的MessageQueue,

public static void loop() {
        ...省略部分代码
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
        ...省略部分代码
        for (;;) {
            //取出我们的信息
            Message msg = queue.next();
            if (msg == null) {
                return;
            }
        ...省略部分代码
            try {
                //执行handlerMessage
                msg.target.dispatchMessage(msg);
        ...省略部分代码
}

调用next()方法取出我们消息,如果没有就等待,有就执行dispatchMessage(),这里的msg.target其实就是我们的Handler。

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

这个dispatchMessage()其实就是执行我们的handleMessage()方法,由于Handler是在主线程创建的,所以handleMessage()方法也就是在主线程运行,到这里,我们子线程发送的消息已经被Handler切换到主线程执行了,这也是我们为什么能够使用Handler更新主线程UI的原因。

本篇主要是以子线程更新UI为例子来讲述Handler,实际上Handler的真正作用是不同线程间的通信,子线程更新UI只是我们比较常用的一种情况。

总结

Handler在哪个线程创建,就必须使用那个线程的Looper,就会与那个线程所绑定,handleMessage就在那个线程运行。其他线程只需要发送消息即可达到与Handler所在的线程进行通信。

有错误的欢迎在评论中指出,我会及时更改,也欢迎有不同的观点互相学习。

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