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Android线程间通信之handler

相信写过android的童鞋,一定对handler很熟悉。因为使用频率实在太高了。尤其是在非ui线程,想要刷新ui控件的时候。因为ui控件的刷新只能在主线程做,但是我们可能有在非ui线程却需要更新ui的需求,比如在一个后台线程下载了图片需要更新到ui上,这时候就需要主线程handler来发送更新的message。

作者:佚名来源:Android开发中文站|2017-08-07 20:18

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本文来一起讨论下Android的handler机制。

相信写过android的童鞋,一定对handler很熟悉。因为使用频率实在太高了。尤其是在非ui线程,想要刷新ui控件的时候。因为ui控件的刷新只能在主线程做,但是我们可能有在非ui线程却需要更新ui的需求,比如在一个后台线程下载了图片需要更新到ui上,这时候就需要主线程handler来发送更新的message。

handler的使用如此频繁,我们有必要知道其内部是如何工作的。

  • 一句话概括
  • handler thread
  • handler
    • 发送什么
    • 触发的线程
    • 创建handler
    • runnable的封装
    • 如何处理消息
  • message
    • 如何产生消息
    • 发送时机
  • Looper
    • 创建looper
    • 派发消息
    • 例子
  • 总结

一句话概括

handler, looper, message的组合,能够做什么工作?简单地说,就一句话:在一个线程里,指定在另一个线程里,执行一个任务。

handler thread

什么是handler thread。当一个线程,创建了looper,looper里面拥有message queue,创建了handler,那么,这个线程就是一个handler thread。

handler thread的作用就是,让其他的线程指定handler thread去执行一个任务。比如ui线程就是一个handler thread。我们可以在普通线程中,指定让ui线程去更新ui。

handler

handler有两个工作,一是发送任务或者消息;二是处理消息或者执行任务。

发送什么

handler可以发送什么

handler和message queue密切联系,直觉上handler会发送消息到message queue。其实不仅如此,handler既能发送message,也能发送runnbale。换句话说,message queue不只是装message的queue(其实是一个单链表),而且还能装runnable。

触发的线程

handler发送消息或者任务,一般是在其他线程发送的,即发送消息时所在的线程,并不是创建handler的线程(当然,也可以在创建handler的线程发消息,等于自己发给自己)。

而handler处理消息或执行任务,则是在创建自己的线程中执行的。

创建handler

handler和looper并不是ui线程独有的。任何一个普通的线程,都可以创建自己的looper,创建自己的handler。

但是有一点需要注意,创建handler前,必须先创建looper。

如果不创建looper,直接new一个handler,比如

  1. new Thread(new Runnable(){ 
  2.     public void run() { 
  3.         Handler handler = new Handler(); 
  4.     } 
  5. }).start();  

运行时,会直接报错:

  1. Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare() 

来看看handler的构造函数

  1. public Handler(Callback callback, boolean async) { 
  2.         ... 
  3.         mLooper = Looper.myLooper();  // Looper.myLooper用于获取当前线程的looper 
  4.         if (mLooper == null) { 
  5.             throw new RuntimeException( 
  6.                 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 
  7.         } 
  8.         mQueue = mLooper.mQueue; 
  9.         ... 
  10.     }  

handler发送消息到message queue,所以,构造一个handler的时候必须知道message queue,才能确定把消息发送到哪里。

而message queue是由looper来管理的,因此顺序上,必须先创建了looper,才能创建handler。

创建线程的Looper,

  1. Looper.prepare(); 

所以,创建一个handler的正确写法是:

  1. new Thread(new Runnable(){ 
  2.     public void run() { 
  3.         Looper.prepare(); 
  4.         Handler handler = new Handler(); 
  5.     } 
  6. }).start();  

可能有同学会觉得奇怪,平时用new Handler() 的时候没有先调用Looper.prepare()也一样可以用呀?那是因为,handler是在主线程创建的。

  1. // ActivityThread.java 
  2. public static void main(String[] args) { 
  3.     ... 
  4.     Looper.prepareMainLooper(); 
  5.     ... 
  6.  

主线程在启动的时候,就会调用Looper.prepareMainLooper() 创建looper,所以,我们可以在主线程直接创建handler,不需要手动先创建looper。

runnable的封装

可能大家会觉得奇怪,message queue应该装的是message,那么handler.post(runnable),runnable跑哪里去了呢?

runnable其实也是发送给了message queue,只不过在发送前,先对runnable进行了封装。

  1. public final boolean post(Runnable r){ 
  2.    return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 
  3.  
  4. private static Message getPostMessage(Runnable r) { 
  5.     Message m = Message.obtain(); 
  6.     m.callback = r; 
  7.     return m; 
  8.  

用getPostMessage 把runnable包装成一个message,message的callback就是runnable。因此,分辨一个message是不是runnable,其实只要看message的callback是否为空,如果为空,就是普通的message,否则,就是一个runnbale。

如何处理消息

看下dispathMessage

  1. public void dispatchMessage(Message msg) { 
  2.     if (msg.callback != null) { 
  3.          handleCallback(msg);    // handler.post(runnable)时走这里 
  4.      } else { 
  5.          if (mCallback != null) { // handler = new Handler(callback)时走这里 
  6.              if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
  7.                  return
  8.              } 
  9.          } 
  10.          handleMessage(msg); // handler = new Handler()时走这里 
  11.      } 
  12.  }  

根据handler发送消息的类型,分成2种情况:

  • handler发送了一个message到message queue
  • handler发送了一个runnbale到message queue

根据前面提到的,message.callback其实就是对runnable的封装,所以,如果handler是发送了一个runnable到message queue,那么就会执行这个runnable。

如果handler是发送了一个message到message queue,那么又细分为2种情况

  • handler创建时设置了callback, 即handler = new Handler(callback);
  • handler创建时未设置callback,即handler = new Handler();

如果设置了callback,那么message会先被callback处理。

如果callback返回true,说明处理完成,不会再传给handler.handleMessage了。

如果callback返回false,说明处理未完成,会再把message传给handler.handleMessage继续处理。

如果未设置callback,message会直接传给handler.handleMessage处理。

message

如何产生消息

消息如何产生

message可以由构造函数生成。更多的时候,是从可回收的消息对象池里面直接获取的,提供性能。从消息对象池获取一个消息的方式是Message.obtain(),也可以用Handler.obtainMessage()。

另外,不产生消息,也可以发送消息。好绕口,啥意思?handler.sendEmptyMessage(),可以发送一个空消息到message queue,不需要构造一个message对象。

发送时机

消息什么时候发送

消息的处理时机还是由handler来决定(感觉handler管的好宽==)。

handler.sendMessage,把message放到message queue的尾部排队,looper从前往后一个一个取消息。handler.sendMessageAtFrontOfQueue,把message放到message queue的头部,消息可以马上被处理。

handler.sendMessageAtTime,不马上发送消息到message queue,而是在指定的时间点发送。

handler.sendMessageDelayed,不马上发送消息到message queue,而是在指定的时延后再发送。

Looper

创建looper

前面提到,looper就像一个发送机一样,会从message queue中取出消息,然后派发给handler处理。因此,要知道message应该发送到哪个handler,必须先创建looper。

创建looper的方法

  1. Loop.prepare(); 

派发消息

通过looper.loop(),looper会不断从message queue取消息,并派发出去。

looper怎么知道message应该派发给哪一个handler呢?

一起看看loop方法

  1. public static void loop() { 
  2.     ... 
  3.     for (;;) { 
  4.         Message msg = queue.next(); // might block 
  5.         if (msg == null) { 
  6.             // No message indicates that the message queue is quitting. 
  7.             return
  8.         } 
  9.         ... 
  10.         msg.target.dispatchMessage(msg); 
  11.         ... 
  12.     } 
  13.  

每个msg都有一个target属性,这个target就是发送消息的handler,派发message,就是派发给msg.target对象。

loop方法并不是无限循环的,一旦message queue为空,就会结束,以免长期占用cpu资源。

例子

下图中,线程A是一个handler thread。现在线程B想让线程A处理一个消息message 5。于是,线程B拿到线程A的handler引用,然后调用handler的sendMessage。

message 5被发送到线程A的message queue。

线程A怎么去处理这个消息呢?使用looper.loop方法,每次会从message queue取出一条消息,当取到message 5,说明message 5即将被处理。

真正的消息处理逻辑,是在handler的handleMessage里面自定义的(或者runnable,callback,这里以handleMessage为例)。

looper取到message 5,通过message 5的target属性,知道目标handler,然后把消息发送给handler进行处理。

总结

handler不是独立存在的,一个handler,一定有一个专属的线程,一个消息队列,和一个looper与之关联。

这几个角色是如何协同工作的呢?简单概括为下面四个步骤:

  1. handler发送消息到message queue,这个消息可能是一个message,可能是一个runnable
  2. looper负责从message queue取消息
  3. looper把消息dispatch给handler
  4. handler处理消息(handleMessage或者执行runnable)

handler和looper的关系有点类似于生产者和消费者的关系,handler是生产者,生产消息然后添加到message queue;looper是消费者,从message queue取消息。

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【责任编辑:枯木 TEL:(010)68476606】

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