android之handler机制深入解析

一、android中需要另开线程处理耗时、网络的任务,但是有必须要在UI线程中修改组件。这样做是为了:

　　①只能在UI线程中修改组件,避免了多线程造成组件显示混乱

　　②不使用加锁策略是为了提高性能,因为android中经常使用多线程。

handler就是为了解决在多个线程之间的通信问题。

二、基本使用:

package com.dqxst.first.multithread;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Handler.Callback;
import android.os.Message;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;

import com.dqxst.first.R;

public class HandlerActivity extends Activity {
    private TextView tv,msg_tv;
    private Handler handler = new Handler();
    final Handler msgHandler=new Handler(new Callback() {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            //！！！在这里可以进行一些操作,返回true则将msg进行拦截
            return false;
        }
    }){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch(msg.what){
            case 200:
                msg_tv.setText("网络请求成功.");
                break;
            case 404:
                msg_tv.setText("not found!");
                break;
            }
            super.handleMessage(msg);
        }
        
    };
    private MyRunnable runnable = new MyRunnable();

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

        Log.i("main", "主线程=" + Thread.currentThread().toString());
    }

    class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            int time = Integer.parseInt(tv.getText().toString());
            int now = time + 1;
            Log.i("main", "处理UI更新线程=" + Thread.currentThread().toString());
            tv.setText(now + "");
            //这里是将Runnable间隔1秒重新发送到消息队列中,所以是定时操作的效果
            handler.postDelayed(runnable, 1000);
        }

    }

    //下面主要是在子线程中调用post将消息加入到消息队列中
    public void startCallback(View view) {
        new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                Log.i("main", "新线程=" + Thread.currentThread().toString());

                handler.post(runnable);
            }
        }.start();
    }

    //这里是移除消息中的执行体部分,就是那个Runnable
    public void stopCallback(View view){
        handler.removeCallbacks(runnable);
    }

    public void msgChange(View view){
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Message message=Message.obtain();
                if(Math.random()>0.3){
                    message.what=200;
                }else{
                    message.what=404;
                }
                msgHandler.sendMessage(message);
            }
        }).start();
    }
    
    private void init() {
        tv = (TextView) findViewById(R.id.handler_tv);
        tv.setText("0");
        msg_tv=(TextView) findViewById(R.id.handler_tv_message);
    }
}

　　由上例可以看到,handler使用有两种形式:

　　①post/postDelayed:这时传递的是一个Runnable对象,会封装到一个Message对象中发送到消息队列中

　　②sendMessage:这时需要重写handler的handleMessage或者在构造时传入一个实现Callback接口的对象(该对象的方法也是前面重写的方法名一样,但是先执行,可以用来对消息进行拦截)

三、源码分析:与handler机制有关的类有Looper、MessageQueue、Message以及Handler本身。

　　1、Looper：主要有两个作用

　　　　①创建一个与当前线程相关的Looper实例,通过调用prepare()

   public static void prepare() {
        prepare(true);
    }

    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));
    }

　　　　②不断的读取MessageQueue中的消息,通过调用loop(),MessageQueue是和Looper相关的,由其创建和管理。注意:这个过程是阻塞的。

    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();

        //这里是一个死循环,读取message
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            //！！！这里注意:通常不会执行这一句,除非使用quit退出Looper
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }
            
            //这里是一个重点,说明了消息的具体执行方法
            msg.target.dispatchMessage(msg);

            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }

            // Make sure that during the course of dispatching the
            // identity of the thread wasn't corrupted.
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
            if (ident != newIdent) {
                Log.wtf(TAG, "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);
            }

            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

　　2、Message:就是消息对象,一般使用都只是用来传递数据(从网络获取的)等,常用属性有

　　　　①what　　　　:int类型,用于标识不同的消息,在handler中使用

　　　　②arg1,arg2　　:int类型,用于传递int型的数据

　　　　③obj　　　　　:Object类型,用于传递对象

　　　　④data   　　　　:Bundle类型,

　　　　创建Message有一些需要注意的点:

　　　　①使用Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()进行创建而不是new,可以利用公共池中对象避免重新分配空间。

　　　　②一个Message是和一个handler关联的,表现为Message中的target属性,但是通常这个属性是由系统自动赋值的,就是那个发送该消Message到MessageQueue的handler。

　　3、Handler:主要作用有以下三点

　　　　①关联所在线程的Looper对象和其所管理的MessageQueue对象,这是在构造函数中体现的,最终都会调用以下两个构造函数

    public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class<? extends Handler> 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());
            }
        }

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


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

　　　　　！！！注意:在构造函数中,必须有一个Looper对象与其绑定,因为handler要将Message发送到MessageQueue中,而MessageQueue是由Looper创建的。

　　　　②发送消息到上面关联的消息队列,可以使用post和sendMessage两种类型方法。可以看到他们内部的调用过程是一样的。最终都是调用MessageQueue中的方法将消息绑定到一个链表上。　　

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

    public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
    {
        return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
    }
    //这是上面用到的将Runnable封装到Message中的方法
    private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }


    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);
    }


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

　　　　③在Looper.loop()的循环读取过程中,读取的Message将通过msg.target.dispatchMessage(msg);交由Handler中的dispatchMessage()进行处理。

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

　　　　这里就说明了Handler处理消息有三种方式，需要说明的是:

　　　　　　a、msg.callback就是通过post/postDelayed或者构造函数传入的Runnable对象

　　　　　　b、mCallback就是通过构造函数传入的实现其内部接口的对象,该方法返回true则退出,否则向下执行

四、扩展:

　　0、HandlerThread:在上面的基本使用中,是创建一个子线程,然后在子线程中通过主线程中的handler实例向主线程的MessageQueue中发送消息。而该类的实现是在子线程中开启一个Looper,然后在使用时将handler与该子线程中的Looper/MessageQueue进行绑定，即可通过handler将消息发送到子线程中进行处理,避免了主线程的阻塞。通过上述的描述,该类的使用只需简单的两步即可：

　　　　①实例化一个线程对象并开启该线程:HandlerThread downThread=new HandlerThread("ThreadName");downThread.start();

　　　　②将Handler与该线程的Looper绑定:Handler handler=new Handler(downThread.getLooper());

　　1、在子线程中使用Handler(这里指的是在子线程中创建Handler实例来接受和Message)。通过上面的说明我们知道,Handler创建之前必须有一个该线程的Looper对象被创建。在主线程中直接使用是因为已经由系统进行创建了,此时在创建则会出错。下面是android中给出的标准使用方法:

class LooperThread extends Thread {
        public Handler mHandler;
  
        public void run() {
            Looper.prepare();
  
            mHandler = new Handler() {
                public void handleMessage(Message msg) {
                    // process incoming messages here
                }
            };

            Looper.loop();
        }
    }

　　2、上面说主线程不能再创建Looper,这是因为主线程被初始化是就是一个Looper线程,各种消息都是通过Handler机制处理的。

　　3、AsyncTask:异步消息处理机制,在内部封装了Handler处理流程。

　　　　①首先是android推荐的标准使用方式:创建一个子类,然后调用execute()即可

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
     protected Long doInBackground(URL... urls) {
         int count = urls.length;
         long totalSize = 0;
         for (int i = 0; i < count; i++) {
             totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
             publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
             // Escape early if cancel() is called
             if (isCancelled()) break;
         }
         return totalSize;
     }

     protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
         setProgressPercent(progress[0]);
     }

     protected void onPostExecute(Long result) {
         showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
     }
 }

　　　　这里简要说明三个泛型参数的作用:

　　　　　　a、Params:就是后台执行需要的参数,例如下载时需要url

　　　　　　b、Progress:就是任务执行的进度,在onProgressUpdate(Progress...)中会被使用,

 　　　  　　c、Result:就是任务完成返回的结果,在onPostExecute(Result)中进行处理。

　　     ②源码解析:首先说明,Handler机制就是在子线程中处理任务,通过Handler将需要处理的消息传递到与其绑定的Looper的消息队列中,再由Looper取出交由Handler处理。

　　　　　　a、任务在子线程中处理,这里就是通过线程池处理,而任务就是doInBackground()中的部分,该函数被放在线程池的工作任务之中

   public AsyncTask() {
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                mTaskInvoked.set(true);

                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                //noinspection unchecked
//！！！重点:doInBackground()在这里被封装
                Result result = doInBackground(mParams);
                Binder.flushPendingCommands();
                return postResult(result);
            }
        };

        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
            @Override
            protected void done() {
                try {
                    postResultIfNotInvoked(get());
                } catch (InterruptedException e) {
                    android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
                } catch (ExecutionException e) {
                    throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
                            e.getCause());
                } catch (CancellationException e) {
                    postResultIfNotInvoked(null);
                }
            }
        };
    }

　　　　　　　　调用execute()就是用默认线程池来进行处理任务

    @MainThread
    public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
    }


    public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
            Params... params) {
        if (mStatus != Status.PENDING) {
            switch (mStatus) {
                case RUNNING:
                    throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                            + " the task is already running.");
                case FINISHED:
                    throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                            + " the task has already been executed "
                            + "(a task can be executed only once)");
            }
        }

        mStatus = Status.RUNNING;

        onPreExecute();

        mWorker.mParams = params;
        exec.execute(mFuture);

        return this;
    }

　　　　　　　　下面是这个线程池的本身部分,但是要注意:这是默认的情况,即调用execute()时的默认处理,默认处理是指:1、通过执行器模仿单一线程池的效果,即多个任务(一个AsyncTask实例的一次execute()创建一个任务)时只能有一个在线程中执行,2、而且线程中只能有128个任务(这是由阻塞队列的大小限制的)。

　　                 其实这是升级之后的效果,我们可以通过执行executeOnExecutor(Executor exec, Params... params)而不是execute()传入定制的线程池来解决上面问题。

//这是一个执行器,负责添加任务到一个ArrayDeque队列中,并且将第一个任务分配给线程池处理。注意下面的execute是synchronized的,说明一次只能有一个线程在处理一个任务。
    private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
    public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
    private static class SerialExecutor implements Executor {
        final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
        Runnable mActive;

        public synchronized void execute(final Runnable r) {
            mTasks.offer(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        r.run();
                    } finally {
                        scheduleNext();
                    }
                }
            });
            if (mActive == null) {
                scheduleNext();
            }
        }

        protected synchronized void scheduleNext() {
            if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
            }
        }
    }

//这是上面用到的线程池的设置
    private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
    private static final int KEEP_ALIVE = 1;

    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

    private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
            = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                    TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

　　　　　　　　可以看到构造函数的任务对象中的最后一句是postResult(result),而该方法就是向AsyncTask内部的Handler发送消息。

　　　　　　 b、下面就到了Handler的部分,

    //获取内部Handler
    private static Handler getHandler() {
        synchronized (AsyncTask.class) {
            if (sHandler == null) {
                sHandler = new InternalHandler();
            }
            return sHandler;
        }
    }

    private static class InternalHandler extends Handler {
        public InternalHandler() {
            super(Looper.getMainLooper());
        }

        @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
            switch (msg.what) {
                case MESSAGE_POST_RESULT:
                    // There is only one result
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);
                    break;
                case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                    break;
            }
        }
    }

　　　　　　　　可以看到,这个handler处理两种类型的消息,一种是MESSAGE_POST_PROGRESS,由publishProgress发送,触发;一种是MESSAGE_POST_RESULT,由postResult发送。

//发送MESSAGE_POST_PROGRESS消息,触发onProgressUpdate()
    protected final void publishProgress(Progress... values) {
        if (!isCancelled()) {
            getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                    new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
        }
    }
    //所以重写这个方法可以在主UI中更新界面
    protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
    }


    //发送MESSAGE_POST_RESULT消息,触发finish()
    private Result postResult(Result result) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
        message.sendToTarget();
        return result;
    }
    //！！！这里的结束有两种情况，一种是被取消,一种是执行完成。
    private void finish(Result result) {
        if (isCancelled()) {
            onCancelled(result);
        } else {
            onPostExecute(result);
        }
        mStatus = Status.FINISHED;
    }

　　有关AsyncTask的使用还有一个问题就是如果在执行耗时任务时用户退出Activity,此时该任务线程可能没有执行完所以不会退出,这是可能造成内存泄露,需要在onPause中进行判断。还有其他问题参见http://droidyue.com/blog/2014/11/08/bad-smell-of-asynctask-in-android/index.html

参考:

http://threezj.com/2016/01/23/Android%20Handler%20Looper%20Message%20%20%E8%AF%A6%E7%BB%86%E5%88%86%E6%9E%90/

http://blog.csdn.net/guolin_blog/article/details/11711405