[Android源碼分析] - 異步通信Handler機(jī)制

一、問題:在Android啟動(dòng)后會(huì)在新進(jìn)程里創(chuàng)建一個(gè)主線程,也叫UI線程(非線程安全)這個(gè)線程主要負(fù)責(zé)監(jiān)聽屏幕點(diǎn)擊事件與界面繪制。當(dāng)Application需要進(jìn)行耗時(shí)操作如網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求等,如直接在主線程進(jìn)行容易發(fā)生ANR錯(cuò)誤。所以會(huì)創(chuàng)建子線程來(lái)執(zhí)行耗時(shí)任務(wù),當(dāng)子線程執(zhí)行完畢需要通知UI線程并修改界面時(shí),不可以直接在子線程修改UI,怎么辦?

解決方法:Message Queue機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)子線程與UI線程的通信。

該機(jī)制包括Handler、Message Queue、Looper。Handler可以把消息/Runnable對(duì)象發(fā)給Looper,由它把消息放入所屬線程的消息隊(duì)列中,然后Looper又會(huì)自動(dòng)把消息隊(duì)列里的消息/Runnable對(duì)象廣播到所屬線程里的Handler,由Handler處理接收到的消息或Runnable對(duì)象。

1、Handler

每次創(chuàng)建Handler對(duì)象時(shí),它會(huì)自動(dòng)綁定到創(chuàng)建它的線程上。如果是主線程則默認(rèn)包含一個(gè)Message Queue,否則需要自己創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列來(lái)存儲(chǔ)。

Handler是多個(gè)線程通信的信使。比如在線程A中創(chuàng)建AHandler,給它綁定一個(gè)ALooper,同時(shí)創(chuàng)建屬于A的消息隊(duì)列AMessageQueue。然后在線程B中使用AHandler發(fā)送消息給ALooper,ALooper會(huì)把消息存入到AMessageQueue,然后再把AMessageQueue廣播給A線程里的AHandler,它接收到消息會(huì)進(jìn)行處理。從而實(shí)現(xiàn)通信。

2、Message Queue

在主線程里默認(rèn)包含了一個(gè)消息隊(duì)列不需要手動(dòng)創(chuàng)建。在子線程里,使用Looper.prepare()方法后,會(huì)先檢查子線程是否已有一個(gè)looper對(duì)象,如果有則無(wú)法創(chuàng)建,因?yàn)槊總€(gè)線程只能擁有一個(gè)消息隊(duì)列。沒有的話就為子線程創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列。

3、完整創(chuàng)建handler機(jī)制

Handler類包含Looper指針和MessageQueue指針,而Looper里包含實(shí)際MessageQueue與當(dāng)前線程指針。

下面分別就UI線程和worker線程講解handler創(chuàng)建過程:

首先,創(chuàng)建handler時(shí),會(huì)自動(dòng)檢查當(dāng)前線程是否包含looper對(duì)象,如果包含,則將handler內(nèi)的消息隊(duì)列指向looper內(nèi)部的消息隊(duì)列,否則,拋出異常請(qǐng)求執(zhí)行l(wèi)ooper.prepare()方法。

?- 在UI線程中,系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建了Looper 對(duì)象,所以,直接new一個(gè)handler即可使用該機(jī)制;

- 在worker線程中,如果直接創(chuàng)建handler會(huì)拋出運(yùn)行時(shí)異常-即通過查‘線程-value’映射表發(fā)現(xiàn)當(dāng)前線程無(wú)looper對(duì)象。所以需要先調(diào)用Looper.prepare()方法。在prepare方法里,利用ThreadLocal<Looper>對(duì)象為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè)Looper(利用了一個(gè)Values類,即一個(gè)Map映射表,專為thread存儲(chǔ)value,此處為當(dāng)前thread存儲(chǔ)一個(gè)looper對(duì)象)。然后繼續(xù)創(chuàng)建handler,讓handler內(nèi)部的消息隊(duì)列指向該looper的消息隊(duì)列(這個(gè)很重要,讓handler指向looper里的消息隊(duì)列,即二者共享同一個(gè)消息隊(duì)列,然后handler向這個(gè)消息隊(duì)列發(fā)送消息,looper從這個(gè)消息隊(duì)列獲取消息)。然后looper循環(huán)消息隊(duì)列即可。當(dāng)獲取到message消息,會(huì)找出message對(duì)象里的target,即原始發(fā)送handler,從而回調(diào)handler的handleMessage() 方法進(jìn)行處理。

handler機(jī)制

4、核心

?- handler與looper共享消息隊(duì)列,所以handler發(fā)送消息只要入列,looper直接取消息即可。

?- 線程與looper映射表:一個(gè)線程最多可以映射一個(gè)looper對(duì)象。通過查表可知當(dāng)前線程是否包含looper,如果已經(jīng)包含則不再創(chuàng)建新looper。

5、基于這樣的機(jī)制是怎樣實(shí)現(xiàn)線程隔離的,即在線程中通信呢。?

核心在于每一個(gè)線程擁有自己的handler、message queue、looper體系。而每個(gè)線程的Handler是公開的。B線程可以調(diào)用A線程的handler發(fā)送消息到A的共享消息隊(duì)列去,然后A的looper會(huì)自動(dòng)從共享消息隊(duì)列取出消息進(jìn)行處理。反之一樣。

子線程向主線程發(fā)送消息
子線程之間通信

二、上面是基于子線程中利用主線程提供的Handler發(fā)送消息出去,然后主線程的Looper從消息隊(duì)列中獲取并處理。那么還有另外兩種情況:

1、主線程發(fā)送消息到子線程中;

采用的方法和前面類似。要在子線程中實(shí)例化AHandler并設(shè)定處理消息的方法,同時(shí)由于子線程沒有消息隊(duì)列和Looper的輪詢,所以要加上Looper.prepare(),Looper.loop()分別創(chuàng)建消息隊(duì)列和開啟輪詢。然后在主線程中使用該AHandler去發(fā)送消息即可。

2、子線程A與子線程B之間的通信。

三、上面已經(jīng)討論了主線程與子線程間、子線程之間的通信方法。下面要思考的是

1、Handler為什么能夠?qū)崿F(xiàn)不同線程的通信?核心點(diǎn)在哪?

不同線程之間,每個(gè)線程擁有自己的Handler、消息隊(duì)列和Looper。Handler是公共的,線程可以通過使用目標(biāo)線程的Handler對(duì)象來(lái)發(fā)送消息,這個(gè)消息會(huì)自動(dòng)發(fā)送到所屬線程的消息隊(duì)列中去,線程自帶的Looper對(duì)象會(huì)不斷循環(huán)從里面取出消息并把消息發(fā)送給Handler,回調(diào)自身Handler的handlerMessage方法,從而實(shí)現(xiàn)了消息的線程間傳遞。

2、Handler的核心是一種事件激活式(類似傳遞一個(gè)中斷)的還是主要是用于傳遞大量數(shù)據(jù)的?重點(diǎn)在Message的內(nèi)容,偏向于數(shù)據(jù)傳輸還是事件傳輸。

目前的理解,它所依賴的是消息隊(duì)列,發(fā)送的自然是消息,即類似事件中斷。

四、資料

0、Android消息處理機(jī)制(Handler、Looper、MessageQueue與Message)

1、Handler、Looper源碼閱讀

2、Android異步消息處理機(jī)制完全解析,帶你從源碼的角度徹底理解


謝謝!

wingjay

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