Android中的Handler機(jī)制介紹以及分析

Android中Handler機(jī)制介紹以及分析分為下面幾個(gè)部分闡述

  • Handler的介紹和作用
  • Handler的使用場(chǎng)景示例
  • Handler機(jī)制源碼分析
  • HandlerThread使用和分析
  • Handler總結(jié)
  • 一些疑問和異常

ok,現(xiàn)在進(jìn)入正題

一,Handler的介紹和作用

關(guān)于Handler的介紹我們首先從安卓官網(wǎng)查閱

屏幕快照 2017-02-09 15.27.34.png

上面大致的意思如下:

  • Handler可以發(fā)送和處理Message和Runnable對(duì)象到關(guān)聯(lián)的線程的MessageQueue.每一個(gè)Handler實(shí)例關(guān)聯(lián)到一個(gè)唯一的線程和這個(gè)線程的MessageQueue.當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)新的Handler時(shí)他將綁定創(chuàng)建它的線程以及這個(gè)線程的消息隊(duì)列.

  • Handler兩個(gè)主要的用途

    • 安排Message和Runnable在合適的時(shí)間被執(zhí)行
    • 入隊(duì)一個(gè)Action在其他線程中執(zhí)行.
  • send Message和post Runnable的方法

    • post版本
      post(Runnable),
      postAtTime(Runnable, long),
      postDelayed(Runnable,long)
      對(duì)于Post版本的方法,將Runnable對(duì)象入隊(duì)到MessageQueue被調(diào)用,最終是Message中執(zhí)行
    • send版本
      sendEmptyMessage(int),
      sendMessage(Message),
      sendMessageAtTime(Message,long), sendMessageDelayed(Message,long)
      對(duì)于Send版本的方法,將Message對(duì)象入隊(duì)后,然后被Handler的handleMessage(Message)方法處理
  • 當(dāng)應(yīng)用(App)的進(jìn)程被創(chuàng)建后, 主線程默認(rèn)的就會(huì)創(chuàng)建并運(yùn)行一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的消息隊(duì)列,用來管理頂級(jí)的應(yīng)用對(duì)象(activities, broadcast receivers等)以及窗口的創(chuàng)建.

  • 可以在創(chuàng)建的線程中創(chuàng)建新的消息隊(duì)列,通過Handler可以和主線程進(jìn)行交互,使用到上面的Post版本和Send版本的方法

二,Handler使用示例

1,子線程和主線程交互

對(duì)于子線程和主線程通過Handler交互, 可以是子線程向主線程發(fā)送消息(例如,更新UI),也可以主線程向子線程發(fā)送消息(例如,完成某個(gè)特定的操作)

下面代碼說明

private Handler mMainHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            System.out.println("主線程"+Thread.currentThread().getName()+"    Handler    收到消息:"+msg.obj);
            Message message = Message.obtain();
            message.obj = "消息是從主線程中發(fā)出的";
            mSubHandler.sendMessage(message);
        }
    };

    private Handler mSubHandler;


    private void test(){
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();

                Looper.prepare();
                mSubHandler = new Handler(){
                    @Override
                    public void handleMessage(Message msg) {
                        super.handleMessage(msg);
                        System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"   Handler    收到消息:"+msg.obj);
                        Message message = Message.obtain();
                        message.obj = "消息是從子線程中發(fā)出的";
                        mMainHandler.sendMessage(message);
                        //子線程Looper不在使用時(shí)退出,主線程的不能退出,否則throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
                        mSubHandler.getLooper().quitSafely();
                    }
                };
                Looper.loop();
            }
        }.start();


        Message msg = new Message();
        msg.obj = "開始發(fā)送消息";
        mMainHandler.sendMessage(msg);


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

       test();
    }
2,子線程Post一個(gè)Action

對(duì)于Post版本的方法,最終處理是在MessageQueue中的Message,所以handleMessage接收不到

private Handler mMainHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            //對(duì)于Post版本的方法,最終處理是在MessageQueue中的Message,所以在這里是接收不到的
        }
    };

    private void test(){
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();

                mMainHandler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("Post一個(gè)Action");
                    }
                });
            }
        }.start();



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

三,Handler機(jī)制源碼分析

Handler機(jī)制與之相關(guān)的類 ,有Handler,Looper,Message, MessageQueue

下面的分析以我們使用一個(gè)Handler發(fā)送一個(gè)消息或者Action的方法調(diào)用順序開始
當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)線程中創(chuàng)建Handler且關(guān)聯(lián)Looper消息隊(duì)列需要
Looper中的prepare()方法用來初始化當(dāng)前線程Looper,然后創(chuàng)建Handler關(guān)聯(lián)他,然后調(diào)用Looper的loop()方法

Looper.prepare();
Handler subHandler = new Handler();
Looper.loop();
1,Looper中的prepare()方法
 public static void prepare() {
        prepare(true);
 }
2,調(diào)用重載的prepare(boolean)方法

這個(gè)方法new一個(gè)Looper然后與當(dāng)前線程關(guān)聯(lián),然后將其存放到ThreadLocal中

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }
3, 然后看下Looper對(duì)象在創(chuàng)建的時(shí)候都做了什么
 private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }

很簡(jiǎn)單,Looper在創(chuàng)建時(shí)創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列,也就是Looper與之唯一對(duì)應(yīng)

4,Handler發(fā)送消息或者post Runnable
  • 發(fā)送消息
public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }

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

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

 public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }

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);
    }

不管是發(fā)送消息還是Post Runnable最終都是調(diào)用sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
然后enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)入到消息隊(duì)列中

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

上面的這個(gè)函數(shù)函數(shù)有很重要的一行msg.target = this, 將當(dāng)前發(fā)送Message的Handler賦值給這個(gè)msg的target, 這個(gè)target將來在Looper中取得消息后進(jìn)行分發(fā)的Handler對(duì)象.

接下來就是調(diào)用MessageQueue的消息入隊(duì)

5,MessageQueue的入隊(duì)操作
 boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        if (msg.isInUse()) {
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                        msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
                msg.recycle();
                return false;
            }

            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            //如果消息隊(duì)列為空,那么改Message就作為頭結(jié)點(diǎn)
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
                // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
                // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
                needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                Message prev;
              //尋找合適的插入位置,是按照消息的將要被處理的先后順序來處理的(when)
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

MessageQueue插入的Message時(shí)候
1)首先會(huì)有各種判斷, 消息的target(也就是發(fā)送和將來處理消息的Handler)是否為空, Message是否在使用, 消息隊(duì)列是否退出等前提條件
2)插入Message到消息隊(duì)列的合適位置
如果消息隊(duì)列為空,那么該Message就作為頭結(jié)點(diǎn)
否則就根據(jù)消息將要執(zhí)行的先后順序(when)來進(jìn)行比較找到插入的位置

6,Looper.loop()

Looper中的loop負(fù)責(zé)來取出消息隊(duì)列中的Message,如果消息隊(duì)列為空,則阻塞,如果調(diào)用quit或者quitSafely方法退出消息機(jī)制,那么取出的msg為空,將退出. 否則執(zhí)行消息的派發(fā)

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
        // and keep track of what that identity token actually is.
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

             ... ... 
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }

            ... ....
            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

msg.target.dispatchMessage(msg)中的target就是發(fā)送Message到MessageQueue的Handler,所以發(fā)送Message到MessageQueue的Handler和Looper從MessageQueue取出Message進(jìn)行派發(fā)處理的也是這個(gè)Handler

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

這個(gè)就是Message最終處理的地方,轉(zhuǎn)了一大圈又回到了原點(diǎn)
首先分兩部分說明他是怎么派發(fā)的

  • if (msg.callback != null)
    這個(gè)對(duì)應(yīng)的是handler post Runnable對(duì)象情況
private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
 }

這個(gè)時(shí)候直接執(zhí)行Runnable對(duì)象的run()方法,不會(huì)被Handler的handleMessage方法處理

  • msg.callback == null
    這個(gè)對(duì)應(yīng)的是handler 發(fā)送消息(sendMessage)的情形
    也就是上面的else代碼分之
    首先他會(huì)判斷handler對(duì)象中的mCallback是否為空,這個(gè)對(duì)象類型如下:
 public interface Callback {
        public boolean handleMessage(Message msg);
    }
這個(gè)接口在構(gòu)造Handler對(duì)象的時(shí)候使用
 public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
        mLooper = looper;
        mQueue = looper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
   }

如果在創(chuàng)建Handler實(shí)例時(shí),傳入了Callback接口,如果handleMessage(Message)方法返回true,則截?cái)噙@個(gè)Message向下傳遞,直接返回.
如果Callback不為空且返回false或者Callback為空,那么就由我們創(chuàng)建Handler覆寫的handleMessage(Message)處理,這個(gè)方法是不是很熟悉呢?

到此,消息機(jī)制的創(chuàng)建,以及處理流程完畢,下面用一個(gè)圖


ss.png

四,HandlerThread使用和分析

HandlerThread提供了一個(gè)便于建立子線程消息機(jī)制的一種方式.
使用如下:

 HandlerThread ht = new HandlerThread("sub");
 ht.start();
 Handler handler = new Handler(ht.getLooper());

他很簡(jiǎn)單的就創(chuàng)建一個(gè)子線程,以及這個(gè)線程對(duì)應(yīng)的Looper,MessageQueue,然后將一個(gè)Handler關(guān)聯(lián)到這個(gè)線程和消息隊(duì)列

HandleThread代碼不多,他的實(shí)現(xiàn)精髓就是run()方法和getLooper()方法

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;
    }

當(dāng)線程啟動(dòng),就開始執(zhí)行run方法 他首先就開始創(chuàng)建一個(gè)Looper,然后給變量mLooper賦值,然后notifyAll由于獲得Looper被阻塞的線程

getLooper()方法返回Looper對(duì)象,然后關(guān)聯(lián)到Handler對(duì)象,建立消息機(jī)制.但是由于線程異步,所以可能在獲取的時(shí)候,Looper對(duì)象還沒有創(chuàng)建出來,所以有一個(gè)wait()操作

五,Handler總結(jié)

  • 每個(gè)線程都對(duì)應(yīng)唯一的一個(gè)Looper和唯一的一個(gè)MessageQueue
  • 每個(gè)Looper可以對(duì)應(yīng)多個(gè)Handler
  • 每個(gè)Handler對(duì)應(yīng)唯一的一個(gè)Looper和MessageQueue
  • 那個(gè)Handler 發(fā)送消息,最終經(jīng)過hanler->messagequeue->loop->handler回到原點(diǎn)由那個(gè)Handler處理
  • 當(dāng)我們要在子線程中建立消息機(jī)制時(shí),推薦使用HandlerThread
  • 當(dāng)我們?cè)谧泳€程中簡(jiǎn)歷消息機(jī)制時(shí),如果不再使用,要調(diào)用quit()或者quitSafely()退出

最后,在舉一個(gè)??來說明這個(gè)Handler機(jī)制
假設(shè)你所在的公司只有一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)(Looper), 只有一個(gè)OA系統(tǒng)(MessageQueue),多個(gè)員工(Handler).
當(dāng)你(Handler)有女票千里奔襲機(jī)動(dòng)千里,突然奔襲而來,你(Handler)向OA(MessageQueue)提交請(qǐng)假事由(Message),你的領(lǐng)導(dǎo)(Looper)看到這個(gè)不可拒絕的理由(Message),將這個(gè)事由派發(fā)給你(Handler),然后你(Hanlder)處理---接駕

六,一些疑問和異常

1,為什么我們平時(shí)使用Handler時(shí)候沒有寫過Looper.prepare()h和Looper.loop()方法呢?

因?yàn)槲覀兤綍r(shí)使用的Handler都是在主線程中創(chuàng)建的, 當(dāng)應(yīng)用啟動(dòng),ActivityThread類中已經(jīng)初始化了

 public static void main(String[] args) {
        ... ...
        Looper.prepareMainLooper();

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }

     ... ...
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }
2,throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");

由于在子線程中創(chuàng)建Handler時(shí)候沒有初始化對(duì)應(yīng)的Looper(每個(gè)Handler要對(duì)應(yīng)一個(gè)Looper的)

3, throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");

由于在子線程中創(chuàng)建Handler時(shí)候,調(diào)用Looper.loop()之前一定要調(diào)用Looper.prepare()

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