Handler消息传递机制

Handler消息传递机制

一：为什么要使用handler消息传递机制？
        答：处于性能优化考虑，Android的UI操作并不是线程安全的，这意味着如果有多个线程并发操作UI组件，可能导致线程安全问题。为了解决这个问题，Android制定了一条简单的
二：handler的使用方法：

         方法一：(java习惯，在android平台开发时这样是不行的，因为它违背了单线程模型）

刚刚开始接触android线程编程的时候，习惯好像java一样，试图用下面的代码解决问题   

new Thread( new Runnable() {
public void run() {
myView.invalidate();
}
}).start();

可以实现功能，刷新UI界面。但是这样是不行的，因为它违背了单线程模型：Android UI操作并不是线程安全的并且这些操作必须在UI线程中执行。

方法二：（Thread+Handler)

查阅了文档和apidemo后，发觉常用的方法是利用Handler来实现UI线程的更新的。

Handler来根据接收的消息，处理UI更新。Thread线程发出Handler消息，通知更新UI。

Handler myHandler = new Handler() {
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case TestHandler.GUIUPDATEIDENTIFIER:
myBounceView.invalidate();
break;
}
super.handleMessage(msg);
}
};

class myThread implements Runnable {
public void run() {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {

Message message = new Message();
message.what = TestHandler.GUIUPDATEIDENTIFIER;

TestHandler.this.myHandler.sendMessage(message);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
}

方法三：（java习惯。Android平台中，这样做是不行的，这跟Android的线程安全有关）

在Android平台中需要反复按周期执行方法可以使用Java上自带的TimerTask类，TimerTask相对于Thread来说对于资源消耗的更低，除了使用Android自带的AlarmManager使用Timer定时器是一种更好的解决方法。 我们需要引入import java.util.Timer; 和 import java.util.TimerTask;

public class JavaTimer extends Activity {

Timer timer = new Timer();
TimerTask task = new TimerTask(){
public void run() {
setTitle("hear me?");
}
};

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);

timer.schedule(task, 10000);

}
}

 

方法四：(TimerTask + Handler)

通过配合Handler来实现timer功能的！

public class TestTimer extends Activity {

Timer timer = new Timer();
Handler handler = new Handler(){
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case 1:
setTitle("hear me?");
break;
}
super.handleMessage(msg);
}

};

TimerTask task = new TimerTask(){
public void run() {
Message message = new Message();
message.what = 1;
handler.sendMessage(message);
}
};

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);

timer.schedule(task, 10000);
}
}   

方法五：( Runnable + Handler.postDelayed(runnable,time) )

在Android里定时更新 UI，通常使用的是 java.util.Timer, java.util.TimerTask, android.os.Handler组合。实际上Handler 自身已经提供了定时的功能。 

private Handler handler = new Handler();

private Runnable myRunnable= new Runnable() {
public void run() {

if (run) {
handler.postDelayed(this, 1000);
count++;
}
tvCounter.setText("Count: " + count);

}
};

然后在其他地方调用

handler.post(myRunnable);

handler.post(myRunnable,time);

 
 三：总结

     很多初入Android或Java开发的新手对Thread、Looper、Handler和Message仍然比较迷惑，衍生的有HandlerThread、java.util.concurrent、Task、AsyncTask由于目前市面上的书籍等资料都没有谈到这些问题，今天就这一问题做更系统性的总结。我们创建的Service、Activity以及Broadcast均是一个主线程处理，这里我们可以理解为UI线程。但是在操作一些耗时操作时，比如I/O读写的大文件读写，数据库操作以及网络下载需要很长时间，为了不阻塞用户界面，出现ANR的响应提示窗口，这个时候我们可以考虑使用Thread线程来解决。

   对于从事过J2ME开发的程序员来说Thread比较简单，直接匿名创建重写run方法，调用start方法执行即可。或者从Runnable接口继承，但对于Android平台来说UI控件都没有设计成为线程安全类型，所以需要引入一些同步的机制来使其刷新。
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       1. 对于线程中的刷新一个View为基类的界面，可以使用postInvalidate()方法在线程中来处理，其中还提供了一些重写方法比如postInvalidate(int left,int top,int right,int bottom) 来刷新一个矩形区域，以及延时执行，比如postInvalidateDelayed(long delayMilliseconds)或postInvalidateDelayed(long
delayMilliseconds,int left,int top,int right,int bottom) 方法，其中第一个参数为毫秒

       2. 当然推荐的方法是通过一个Handler来处理这些，可以在一个线程的run方法中调用handler对象的 postMessage或sendMessage方法来实现，Android程序内部维护着一个消息队列，会轮训处理这些，如果你是Win32程序员可以很好理解这些消息处理，不过相对于Android来说没有提供 PreTranslateMessage这些干涉内部的方法。

       3. Looper又是什么呢? ，其实Android中每一个Thread都跟着一个Looper，Looper可以帮助Thread维护一个消息队列，但是Looper和Handler没有什么关系，我们从开源的代码可以看到Android还提供了一个Thread继承类HanderThread可以帮助我们处理，在HandlerThread对象中可以通过getLooper方法获取一个Looper对象控制句柄，我们可以将其这个Looper对象映射到一个Handler中去来实现一个线程同步机制，Looper对象的执行需要初始化Looper.prepare方法就是昨天我们看到的问题，同时推出时还要释放资源，使用Looper.release方法。

       4.Message 在Android是什么呢? 对于Android中Handler可以传递一些内容，通过Bundle对象可以封装String、Integer以及Blob二进制对象，我们通过在线程中使用Handler对象的sendEmptyMessage或sendMessage方法来传递一个Bundle对象到Handler处理器。对于Handler类提供了重写方法handleMessage(Message
msg) 来判断，通过msg.what来区分每条信息。将Bundle解包来实现Handler类更新UI线程中的内容实现控件的刷新操作。相关的Handler对象有关消息发送sendXXXX相关方法如下，同时还有postXXXX相关方法，这些和Win32中的道理基本一致，一个为发送后直接返回，一个为处理后才返回 .

6. 在Android中还提供了一种有别于线程的处理方式，就是Task以及AsyncTask，从开源代码中可以看到是针对Concurrent的封装，开发人员可以方便的处理这些异步任务。

 

四：handler消息传递机制原理

     ①前几天为了了解android的消息处理机 制，我看了Looper，Handler，Message这几个类的源码

        android的消息处理有三个核心类：

              Looper,

              Handler

              Message。

          其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MQ被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此我没将其作为核心类。下面一一介绍：

      ②线程的魔法师 Looper

         Looper的字面意思是“循环者”，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。

         
所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。

   eg：使用Looper类创建Looper线程很简单：


代码如下:

public class LooperThread extends Thread {

 @Override

 public void run() {

 // 将当前线程初始化为Looper线程

    Looper.prepare();

 // ...其他处理，如实例化handler

 // 开始循环处理消息队列

    Looper.loop();

 }

}
1)Looper.prepare()



 

 

通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。

       注意，一个Thread只能有一个Looper对象。为什么呢？请看源码：

[b]③Looper源码： [/b]

       public  class Looper {

          // 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象

               private  static final ThreadLocalsThreadLocal =new ThreadLocal();

          // Looper内的消息队列

              final MessageQueue mQueue;

         // 当前线程

             Thread mThread;

         // 。。。其他属性

         // 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程

             private Looper() {

                 mQueue =new MessageQueue();

                mRun =true;

                mThread = Thread.currentThread();

             }

         // 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象

             public static final void prepare() {

                 if (sThreadLocal.get() !=null) {

                 // 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常

                          throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");

                 }

                  sThreadLocal.set(new Looper());

             }

            // 其他方法

}

 

2）Looper.loop()



 

调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。

其源码分析如下：

代码如下:

public static final void loop() {

    Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper

    MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ

    // 这两行没看懂= = 不过不影响理解

    Binder.clearCallingIdentity();

    finallong ident = Binder.clearCallingIdentity();

    // 开始循环

    while (true) {

        Message msg = queue.next(); // 取出message

        if (msg !=null) {

             if (msg.target ==null) {

                 // message没有target为结束信号，退出循环

                return;

             }

              // 日志。。。

            if (me.mLogging!=null)
                   me.mLogging.println( ">>>>> Dispatching to "+ msg.target +"" + msg.callback +": "+ msg.what );

            // 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler

            msg.target.dispatchMessage(msg);

           // 还是日志。。。

            if (me.mLogging!=null)
                 me.mLogging.println( "<<<<< Finished to "+ msg.target +"" + msg.callback); 

          // 下面没看懂，同样不影响理解

          final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 

          if (ident != newIdent) {

              Log.wtf("Looper", "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);

          }

          // 回收message资源

           msg.recycle();

       }

   }

}

除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如

Looper.myLooper()得到当前线程looper对象：

    public static final Looper myLooper() {

            // 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper

               return (Looper)sThreadLocal.get();

}
getThread()得到looper对象所属线程：
代码如下:

        public Thread getThread() { return mThread; }

quit()方法结束looper循环：

代码如下:
   public void quit() {

   // 创建一个空的message，它的target为NULL，表示结束循环消息

   Message msg = Message.obtain();

   // 发出消息

   mQueue.enqueueMessage(msg, 0);

}

到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：

1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal

2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行

3.Looper使一个线程变成Looper线程。

那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面有请Handler！（掌声~~~）

异步处理大师 Handler

什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的。

默认的构造方法：

public  class handler { 

   final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ

   final Looper mLooper; // 关联的looper

   final Callback mCallback;

   // 其他属性

   public Handler() {

        // 没看懂，直接略过，，，

        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());

              }

        }

        // 默认将关联当前线程的looper

         mLooper = Looper.myLooper();

       // looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用

       if (mLooper ==null) {

             thrownew RuntimeException(

                   "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");

         }

       // 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上

              mQueue = mLooper.mQueue;

              mCallback =null;

     } 

      // 其他方法

}

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

代码如下:

public class LooperThread extends Thread {

    private Handler handler1;

    private Handler handler2;

 

   @Override

    publicvoid run() {

    // 将当前线程初始化为Looper线程

       Looper.prepare();

    / / 实例化两个handler

      handler1 =new Handler();

      handler2 =new Handler();

     // 开始循环处理消息队列

    Looper.loop();

   }

}

加入handler后的效果如下图：



可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！

Handler发送消息


有了handler之后，我们就可以使用

       

post(Runnable)

,

       

postAtTime(Runnable, long)

,

       

postDelayed(Runnable, long)

,

       

sendEmptyMessage(int)

,

       

sendMessage(Message)

,

       

sendMessageAtTime(Message, long)

sendMessageDelayed(Message, long)

这些方法向MQ上发送消息了。

   光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：

代码如下:

       // 此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象，它的run方法将在handler关联的looper线程中执行

public  final  boolean post(Runnable r)

{

    // 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message

    return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);

}

private final Message getPostMessage(Runnable r) {

       Message m = Message.obtain(); //得到空的message

       m.callback = r; //将runnable设为message的callback，

        return m;

}

publicboolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)

{

       boolean sent =false;

       MessageQueue queue = mQueue;

       if (queue !=null) {

              msg.target =this; // message的target必须设为该handler！ 

              sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

       }

       else {

            
             RuntimeException e =new RuntimeException( this+" sendMessageAtTime() called with no mQueue");

             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);

       }

       return sent;

}

其他方法就不罗列了，总之通过handler发出的message有如下特点：

1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码

代码如下:

msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post发出的message，其callback为Runnable对象

Handler处理消息

说完了消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的，见源码

复制代码 代码如下:

// 处理消息，该方法由looper调用

public void dispatchMessage(Message msg) {

    if (msg.callback !=null) {

    // 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！

      handleCallback(msg);

    } else {

     // 如果handler本身设置了callback，则执行callback

    if (mCallback !=null) {

       /* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。
        if (mCallback.handleMessage(msg)) {

         return;

         }

    } 

       // 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage 

       handleMessage(msg); 

    }

}

// 处理runnable消息

private final void handleCallback(Message message) {

      message.callback.run(); //直接调用run方法！

}

// 由子类实现的钩子方法

public void handleMessage(Message msg) {

}

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！

Handler的用处

我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：

1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。


   

2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。



这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper 在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在 activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)



下面给出sample代码，仅供参考：

复制代码 代码如下:

publicclass TestDriverActivity extends Activity {

private TextView textview;

@Override

protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);

// 创建并启动工作线程

Thread workerThread =new Thread(new SampleTask(new MyHandler()));

workerThread.start();

}

publicvoid appendText(String msg) {

textview.setText(textview.getText() +"\n"+ msg);

}

class MyHandler extends Handler {

@Override

publicvoid handleMessage(Message msg) {

String result = msg.getData().getString("message");

// 更新UI

appendText(result);

}

}

}

 

复制代码 代码如下:

publicclass SampleTask implements Runnable {

privatestaticfinal String TAG = SampleTask.class.getSimpleName();

Handler handler;

public SampleTask(Handler handler) {

super();

this.handler = handler;

}

@Override

publicvoid run() {

try { // 模拟执行某项任务，下载等

Thread.sleep(5000);

// 任务完成后通知activity更新UI

Message msg = prepareMessage("task completed!");

// message将被添加到主线程的MQ中

handler.sendMessage(msg);

} catch (InterruptedException e) {

Log.d(TAG, "interrupted!");

}

}

private Message prepareMessage(String str) {

Message result = handler.obtainMessage();

Bundle data =new Bundle();

data.putString("message", str);

result.setData(data);

return result;

}

}

当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》

封装任务 Message

在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：

1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。

2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存

3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。