线程阻塞与Handler相关超详细原理讲解

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Handler的重要性我就不多说了，想学习Android的人必须要懂Handler，下面我们从原理性方面全面讲解Handler

首先，我们来解释一下线程和进程是什么：从一定意义上讲，进程就是一个应用程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念，这就像大家可以在监视程序窗口看到你所打开的程序，你打开它一次它就创建了一个进程，打开多次你就可以看到有多个进程，它里面包含了你打开程序的组件（Android中如果你没有作出特别的要求，那么所有的组件都运行在同一个进程中）等内容，这就是进程，而线程是进程中的一部分，进程包含一个或多个线程在运行，可以理解为线程可以使用并调度进程中的信息。

在Android中，在一个APP启动的时候会检测是否有它的进程和线程，如何没有就会创建一个Linux进程（Android是基于Linux设计的）和一个叫Main的线程，这就是我们所说的主线程，它被用来处理跟UI界面有关的信息，所以也可以叫作UI线程。由于Android采用的是单线程的模型（处理UI界面只有一个线程），意思就是处理UI界面的只能是UI线程，其他线程（也叫Worker工作线程）处理UI界面，程序就会报出异常，所以也就出现了官方API所提出的两个UI线程原则之一：

Do not access the Android UI toolkit from outside the UI thread（不要从UI线程以外访问Android UI工具包）

当然还有一点就是：

Do not block the UI thread（不要阻塞UI线程）

好了，什么是阻塞UI线程，其实线程工作的时候可以认为是处理一个一个的事件，而处理这些事件是需要时间的，Android中规定如何UI线程处理一个事件超过了5秒（这时就像假死一样），就被Android认为是UI线程阻塞了，就会弹出一个ANR来提示用户是否关闭APP，其实这一规定也就是优化了我们在使用APP时的体验，相信任何用户都不希望程序等待5秒还没有任何变化，这会让大多数人心情极差，直接就选择关闭APP了，这也是我们不希望，所以在我们编写APP时应该特别注意UI线程阻塞的问题。

那么什么会使UI线程阻塞呢，也就是处理时间超过了5秒，其实在很多时候处理时间都会超过5秒，就如我们要上网下载一个软件的时间很容易就超过了5秒，我们将这些需要较长线程处理时间的事件叫作耗时操作， 很显然我们不可能完全不进行耗时操作，但是如何在UI线程进行耗时操作又会线程阻塞，那么怎么办呢？这里Android提供了多种方法，我们可以重新开启另一个线程，也可以用service服务来进行耗时操作等方式。这里我们先讲开启线程来处理耗时操作的方式。

我们之前讲到一个进程可以有一个或多个线程，Android只有一个UI线程，那么其他的线程我们一般叫作Worker工作线程，接下来我们来开启一个工作线程，代码如下：

public void onClick(View v) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Bitmap b = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");//这是一个从指定网站下载图片的方式（需要自己编写，来代表耗时任务）
mImageView.setImageBitmap(b);
}
}).start();//别忘了.start启动线程
}

当然了，我们可以看到这段代码开启了一个新的线程，在该线程是从网上下载了一张图片，并且对UI界面的mImageView设置该图片，很明显，这行代码是错误的，因为它违反了UI线程中不要从UI线程以外访问Android UI工具包的原则，所以程序会报出这样的异常：

android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

那么我们想要做耗时任务又想更新UI界面，那怎么做呢？Handler就应声而出了，那么Handler是什么？它就是一个处理和接收信息的对象，那么什么又是处理和接收什么对象呢？这就需要我们来讲解几个Android特有的机制来，Looper，Message，MessageQueue。

首先，我们之前提到了UI线程是一件一件事件执行的，做完一件做下一件，那么什么东西给它提供下一件呢，这就是Looper，Looper就是用来提供下一个事件的，那么事件存在哪呢，那就是MessageQueue了，MessageQueue是存储我们想要让UI线程做的事件的，而存储的就是一个一个Message（消息）。那么怎么才能让我们想要的消息存入MessageQueue中呢？Handler就可以办到了。好了，让我们梳理一下它的执行步骤，首先是我们将消息Message（当然Message之前必须实例化）送到MessageQueue，然后Looper就像一个水泵，循环不停地将一个一个消息从MessageQueue中压出并送给Handler接收并处理的，所以一个Handler在创建的就绑定了MessageQueue，而一个MessageQueue也拥有它相对应的Looper，这就是消息循环机制。

说了这个多，你肯定会问这跟我们要更新UI界面有神马关系啦，好了，首先我们明确一下，我们在实例化Handler是在主线程中实例化的，也就是我们的Handler是属于主线程的，是可以更新UI并且不违反那两条原则的，所以呢，方法就是：我们还是在工作线程中做耗时任务，在做完之后呢，就发送一个Message（也就是一个信号）给Handler，主线程中Handler收到消息并判断耗时操作完成后就可以更新UI了，这就是Android中处理耗时任务主要的方法，好了话不多说了，将上面的代码简单修改如下：

private Bitmap b;
private Handler handler=new Handler(){//主线程中实例化Handler
@Override
public void handleMessage(Message msg){//有消息时就会被调用
switch(msg.what){//判断完成标志
case 1:
mImageView.setImageBitmap(b);//更新UI
break;
}
}
};

public void onClick(View v) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {        b=loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");//这是一个从指定网站下载图片的方式（需要自己编写，来代表耗时任务）
Message msg=Message.obtain();//获得一个Message，为什么不用new下面会讲
msg.what=1;//设置一个下载完成的标志
handler.sendMessage(msg);//将Message发送给handler
}
}).start();
}

当然发送消息的方式也可以是这样的：

Message msg=Message.obtain(handler);
msg.what=1;
msg.sendToTarget();

我们来看源码：

public void sendToTarget() {
target.sendMessage(this);//this就是message，target就是handler,然后调用sendMessage其实和上面handler.sendMessage(msg)方法是一样的。
}

使用类似如上代码（当然官方也提供了Message msg=Handler.obtainMessage()这方法，其实代码和Message.obtain()基本上是一样的）就可以解决更新UI的问题了。

现在我们来看看Message这个类。这个类其实就可以看作一个可以携带各种信息的载体，官方API中 显示它可以包含int what, int arg1, int arg2（arg1, arg2是一个低消耗的数据，所以我们一般储存一些轻量的数据）, Object obj这4个数据，msg.what也就是对它的赋值方式之一，它的赋值方式太多了，这里就只列出3种，更多方式读者可以参考API中Message类。

1.obtain(Handler h, int what, int arg1, int arg2, Object obj)

2.obtain(Handler h, int what)

那么我们为什么要使用Message.obtain()而不使用new Message()呢，其实这就是Android内部用来优化内存资源的方法，我们先看obtain()源代码：

public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}

源码中显示先是同步消息池，然后判断是否存在可用的Message，存在就取出并返回，如何不存在Message就返回一个新的Message，因为 new Message()会占用很多的系统资源，所以Android设计了一个消息池概念，也就是说我们只要用过的消息不会销毁，Android将它们存储在消息池中，需要使用的时候就取出来使用，只有消息池中消息不够用的时候才会去 new Message()消息（当然消息池最大值现在是50 个消息），这一设计大大减少了系统资源的浪费，提高了资源利用率，我们之后会介绍的线程池概念也就是这样概念。

相信大家对Handler已经有所了解了吧，快去尝试一个工作线程通知主线程更新UI的感觉吧。。。。