Handler看这一篇就够了

作者: 劲火星空 | 来源:发表于2019-07-22 20:57 被阅读0次

Handler使用

首先来熟悉一下Handler的四种使用方式，如果比较熟悉可以直接跳过：

通过sendMessage消息机制来发送

sendEmptyMessage(int);//发送一个空的消息
sendMessage(Message);//发送消息，消息中可以携带参数
sendMessageAtTime(Message, long);//未来某一时间点发送消息
sendMessageDelayed(Message, long);//延时Nms发送消息

接收数据

mHandler = new Handler(){
   @Override
   public void handleMessage(Message msg) {
       super.handleMessage(msg);
       switch (msg.what) {
           case 0:
               String data = (String) msg.obj;
               textView.setText("接收数据：" + data);
               break;
           default:
               break;
       }
   }
};

发送数据

 new Thread(new Runnable() {
     @Override
     public void run() {
         Message msg = new Message();
         msg.what = 0;
         msg.obj = "测试数据";
         mHandler.sendMessage(msg);
     }
 }).start();

使用Post方式；

post(Runnable);//提交计划任务马上执行
postAtTime(Runnable, long);//提交计划任务在未来的时间点执行
postDelayed(Runnable, long);//提交计划任务延时Nms执行

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        mHandler.postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                tvContent.setText("接收数据：" + str);
            }
        }, 3000);
    }
}).start();

其实传递Runnable也是最终转换成message通过sendMessage来发送，将Runnable赋给message的callback，
这个callback在Handler取消息的时候会先进行判断，如果不为空就直接调用了，如果为空才会调用handMessage方法

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

使用runOnUiThread方式；

runOnUiThread其实是调用的post

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                tvContent.setText("接收数据：" + str);
            }
        });
    }
}).start();

通过View的Post方式；

也是调用的Handler的post方法

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        tvContent.post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                tvContent.setText("接收数据：" + str);
            }
        });
    }
}).start();

Handler组成

Handler的四大成员：

发送方式	功能介绍
Message	主要功能是进行消息的封装，同时可以指定消息的操作形式
Looper	消息循环泵，用来为一个线程跑一个消息循环，每一个线程最多只可以拥有一个
MessageQueue	就是一个消息队列，存放消息的地方每一个线程最多只可以拥有一个
Handler	消息的处理者，handler 负责将需要传递的信息封装成Message，发送给Looper，继而由Looper将Message放入MessageQueue中。当Looper对象看到MessageQueue中含有Message，就将其广播出去。该handler 对象收到该消息后，调用相应的handler 对象的handleMessage()方法对其进行处理

需要注意的点是每个线程只有一个Looper和一个MessageQueue，一个线程中可以有多个Handler，每个Handler会处理各自的消息，互相之间没有影响，也就是多个Handler的发送和接收之间值多对多的关系。

Handler原理分析

首先来看下主线程和子线程创建Handler的不同

主线程

mHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
    }
};

子线程

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        Looper.prepare();
        new Handler() {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
            }
        };
        Looper.loop();
    }
}).start();

发现主线程直接建立即可，而子线程需要使用Looper.prepare()和Looper.loop方法，这个为啥？带着疑问，接着往下看。

从Looper.prepare()开始
当Looper.prepare()被调用时，发生了什么？

public static void prepare() {
        prepare(true);  //最终其实执行的是私有方法prepare(boolean quitAllowed)中的逻辑
    }

    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {   //先尝试获取是否已经存在一个Looper在当前线程中，如果有就抛个异常。
        //这就是为什么我们不能在一个Thread中调用两次Looper.prepare()的原因。
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));  //首次调用的话，就创建一个新的Looper。
    }
    
    //Looper的私有构造函数
    private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);   //创建新的MessageQueue，稍后在来扒它。
        mThread = Thread.currentThread();         //把当前的线程赋值给mThread。
    }
 }

可以看到首次调用prepare的时候会创建一个Looper实例放进去，创建Looper实例的时候会创建一个与之关联的MessageQueue，那么这个sThreadLoacal是什么呢? sThreadLocal是个静态的ThreadLocal<Looper> 实例(在Android中ThreadLocal固定为Looper)。那么，Looper.prepare()既然是个静态方法，Looper是如何确定现在应该和哪一个线程建立绑定关系的呢？
来看看ThreadLocal的get()、set()方法。

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();  //同样先获取到当前的线程
        ThreadLocalMap map = getMap(t);     //获取线程的ThreadLocalMap
        if (map != null)
            map.set(this, value);           //储存键值对
        else
            createMap(t, value);
}    

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();   //重点啊！获取到了当前运行的线程。
        ThreadLocalMap map = getMap(t);      //取出当前线程的ThreadLocalMap。这个东西是个重点，前面已经提到过。忘了的同学在前面再看看。
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);  
            //可以看出，每条线程的ThreadLocalMap中都有一个<ThreadLocal,Looper>键值对。绑定关系就是通过这个键值对建立的。
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
}

重点来了：每个线程有一个与之关联的Looper，这个Looper是用ThreadLoacaMap来存储的，ThreadLoacaMap存储的就是ThreadLocal对象，而Android中的ThreadLocal就是Looper，所以存的就是Looper，并且ThreadLocalMap是在每线程中都私有的，这就保证的并发时的线程安全，这是典型的以空间来换时间，而我们熟悉的synchronized是以时间换空间。

创建Handler
平时我们都使用new Handler()来在一个线程中创建Handler实例，但是它是如何知道自己应该处理那个线程的任务呢

public Handler() {
        this(null, false); 
}
    
public Handler(Callback callback, boolean async) {      //可以看到，最终调用了这个方法。
        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();                    //重点啊！在这里Handler和当前Thread的Looper绑定了。Looper.myLooper()就是从ThreadLocale中取出当前线程的Looper。
        if (mLooper == null) {
            //如果子线程中new Handler()之前没有调用Looper.prepare()，那么当前线程的Looper就还没创建。就会抛出这个异常。
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue;  //赋值Looper的MessageQueue给Handler。
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
}

上面代码中有mLooper = Looper.myLooper()，这就是Handler和Looper进行了绑定，然后Handler就可以给Looper发消息了，我们调用Handler的sendMessage方法也就是往Looper的MessageQueue里边发消息

Looper.loop()
我们都知道，在Handler创建之后，还需要调用一下Looper.loop()，这样才能循环起来，那Looper是怎样把消息准确的送到Handler中处理

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();   //这个方法前面已经提到过了，就是获取到当前线程中的Looper对象。
        if (me == null) { 
            //没有Looper.prepare()是要报错的！
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;       //获取到Looper的MessageQueue成员变量，这是在Looper创建的时候new的。

        //这是个Native方法，作用就是检测一下当前线程是否属于当前进程。并且会持续跟踪其真实的身份。
        //在IPC机制中，这个方法用来清除IPCThreadState的pid和uid信息。并且返回一个身份，便于使用restoreCallingIdentity()来恢复。
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

        for (;;) {  //重点(敲黑板)！这里是个死循环，一直等待抽取消息、发送消息。
            Message msg = queue.next(); //  从MessageQueue中抽取一条消息。至于怎么取的，我们稍后再看。
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }
            final long traceTag = me.mTraceTag;   //取得MessageQueue的跟踪标记
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));  //开始跟踪本线程的MessageQueue中的当前消息，是Native的方法。
            }
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);   //尝试分派消息到和Message绑定的Handler中
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);      //这个和Trace.traceBegin()配套使用。
                }
            }

            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();   //what？又调用这个Native方法了。这里主要是为了再次验证，线程所在的进程是否发生改变。
            msg.recycleUnchecked();   //回收释放消息。
        }
    }

从上面的分析可以知道，当调用了Looper.loop()之后，线程就就会被一个for(;;)死循环阻塞，每次等待MessageQueue的next()方法取出一条Message才开始往下继续执行。然后通过Message获取到相应的Handler (就是target成员变量)，Handler再通过dispatchMessage()方法，把Message派发到handleMessage()中处理。

MessageQueue
MessageQueue是一个用单链的数据结构来维护消息列表，现在又产生一个疑问，MessageQueue的next()方法是如何阻塞住线程的呢？

Message next() {
        //检查loop是否已经为退出状态。mPrt是Native层的MessageQueue的地址。通过这个地址可以和Native层的MessageQueue互动。
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }
        int pendingIdleHandlerCount = -1;
        int nextPollTimeoutMillis = 0;      //时间标记，当且仅当第一次获取消息时才为0。因为它在死循环外面啊！

        for (;;) {
           //这是一个Native的方法。
           nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
           synchronized (this) {       //锁住MessageQueue
                //获取当前的系统时间，用于后面和msg.when进行比较。
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message prevMsg = null;
                Message msg = mMessages;        //获得当前MessageQueue中的第一条消息
                if (msg != null && msg.target == null) {
                
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {  //这个判断的意义在于只有到了Message应该被发送的时刻才去发送，否则继续循环。
                        //计算下一条消息的时间。注意最大就是Integer.MAX_VALUE。
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {  //应该发送一条消息了。
                        // Got a message.
                        mBlocked = false;
                        if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                        msg.markInUse();   //转换消息标记为使用过的
                        return msg;         //返回一条消息给Looper。
                    }
                } else {
                    // 如果取到的Message为null，将时间标记设置为-1。
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
        }
    }

可以看到。MessageQueue在取消息(调用next())时，会进入一个死循环，直到取出一条Message返回。这就是为什么Looper.loop()会在queue.next()处等待的原因
上面方法中出现了一个nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);函数的调用。线程会被阻塞在这个地方，实际上是阻塞在了底层的Looper的epoll_wait()这个地方等待唤醒呢。nativeWake()，通过这个来进行唤醒唤醒，这个方法是在enqueueMessage中调用的
下面看下enqueueMessage的代码：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {   //没Handler调用是会抛异常的啊
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        synchronized (this) {       //锁住MessageQueue再往里添加消息。
            msg.markInUse();        //切换Message的使用状态为未使用。
            msg.when = when;        //我们设置的延迟发送的时间。
            //经过下面的逻辑，Message将会被“储存”在MessageQueue中。实际上，Message在MessageQueue中的储存方式，
            //是使用Message.next逐个向后指向的单链表结构来储存的。比如：A.next = B, B.next = C...
            Message p = mMessages;  //尝试获取当前Message
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // 如果为null，说明是第一条。
                msg.next = p;   
                mMessages = msg;    //设置当前的Message为传入的Message，也就是作为第一条。
                needWake = mBlocked;
            } else {
            
                needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                Message prev;
                //不满足作为第一条Message的条件时，通过下面的逐步变换，将它放在最后面。这样便把Message“储存”到MessageQueue中了。
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; 
                prev.next = msg;
            }

          
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

为什么主线程创建Handler不用Looper
因为主线程在ActivityThread，也就是主线程初始化的时候通过Looper.prepareMainLooper()建立好了对应的Looper
注意ActivityThread并没有继承Thread，它的Handler是继承Handler的私有内部类H.class。在H.class的handleMessage()中，它接收并执行主线程中的各种生命周期状态消息。UI的16ms的绘制也是通过Handler来实现的。也就是说，主线程中的所有操作都是在Looper.prepareMainLooper()和Looper.loop()之间进行的。

ThreadLocal说明

这个在上面已经说过了，因为是非常的重要，所以在这里再强调一遍。Android中ThreadLocal的表现形式就是Looper，我们在Looper.prepare()中会创建一个Looper实例，并将其存入ThreadLocalMap中，而ThreadLoacalMap是属于特定线程的，这样不仅保证的线程安全，同时也将Looper和对应的线程关联起来了，Looper创建的时候也会创建一个对应的MessageQueue

HandlerThread

先来看一个HandlerThread使用的例子：

HandlerThread thread = new HandlerThread("MyHandlerThread");
thread.start();
mHandler = new Handler(thread.getLooper());
mHandler.post(new Runnable(){...});

再看下HandlerThread的源码

public class HandlerThread extends Thread {
    int mPriority;
    int mTid = -1;
    Looper mLooper;

    public HandlerThread(String name) {
        super(name);
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }
    protected void onLooperPrepared() {
    }

    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
}

它的代码比较短，我们主要来看一下它的run()方法，我们发现它和普通Thread不同之处在于它在run()方法内创建了一个消息队列，然后来通过Handler的消息的方式来通知HandlerThread执行下一个具体的任务。由于HandlerThread的run()方法内Looper是个无限循环，所以当我们不需要使用HandlerThread的时候可以通过qiut()的方法来终止。

public boolean quit() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quit();
            return true;
        }
        return false;
}

quit()实际上就是让run()内的Looper停止循环

removemessages

这个是用来移除消息队列中对应what类型的数据，当有postMessageDelay消息进入倒计时的时候可以使其停止，但是如果设置的时间达到了，那么也是没有作用的
先来看下源码，下面是Handler的调用

// Handler.java
public final void removeMessages(int what) {
    mQueue.removeMessages(this, what, null);
}

他会接着调用MessageQueue里边的removeMessages

// MessageQueue.java
void removeMessages(Handler h, int what, Object object) {
    if (h == null) {
        return;
    }

    synchronized (this) {
         Message p = mMessages;

        // 原代码注释，Remove all messages at front.
        // 根据上面传入的参数，p!=null成立，p.target == h成立，object == null 成立
        // 即此处可等同为p.what == what
        // 此处代码即找到第一个p.what == what的消息并将其移除
        while (p != null && p.target == h && p.what == what
               && (object == null || p.obj == object)) {
            Message n = p.next;
            mMessages = n;
            p.recycleUnchecked();
            p = n;
        }

        // Remove all messages after front.
        // 此处即为移除找到第一个后的Message
        while (p != null) {
            Message n = p.next;
            if (n != null) {
                // 同上，此处也可以等同为p.what == what
                if (n.target == h && n.what == what
                    && (object == null || n.obj == object)) {
                    Message nn = n.next;
                    n.recycleUnchecked();
                    p.next = nn;
                    continue;
                }
            }
            p = n;
        }
    }
}

由源码中可以看出，MessageQueue将Message.what与函数传入的what相同的Message从队列中移除

一个线程多个Handler

一个线程可以建立多个Handler，但是一个线程只有一个Looper，也只有一个MessageQueue，多个Handler发送的消息会都放到一个MessageQueue中进行遍历。重点：同一个Handler只能处理自己发送给Looper的那些Message，多个Handler之间是互不干扰的，也就是多对多的关系。移除相同类型消息的时候，其他Handler也不会受到影响

尊重作者，尊重原创，参考文章：
Handler实例：https://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5590615.html
Handler原理：https://www.jianshu.com/p/8862bd2b6a29
HandlerThread：https://www.jianshu.com/p/5b6c71a7e8d7
多对多关系：https://blog.csdn.net/u011573355/article/details/50735604

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