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Handler消息传递机制

Handler消息传递机制

作者: bby08 | 来源:发表于2018-04-12 17:03 被阅读0次

一、Handler消息传递机制和深入认识(在一个线程中,可以有多个Handler?):

(一)、引入:

子线程没有办法对UI界面上的内容进行操作,如果操作,将抛出异常:CalledFromWrongThreadException

为了实现子线程中操作UI界面,Android中引入了Handler消息传递机制,目的是打破对主线程的依赖性。

什么是Handler?

handler通俗一点讲就是用来在各个线程之间发送数据的处理对象,再简单点讲就是一个用来处理不同线程间通信的类。

在任何线程中,只要获得了另一个线程的handler,则可以通过 handler.sendMessage(message)方法向那个线程发送数据。基于这个机制,我们在处理多线程的时候可以新建一个thread,这个thread拥有UI线程中的一个handler。当thread处理完一些耗时的操作后通过传递过来的handler向UI线程发送数据,由UI线程去更新界面。
主线程:运行所有UI组件,它通过一个消息队列来完成此任务。设备会将用户的每项操作转换为消息,并将它们放入正在运行的消息队列中。主线程位于一个循环中,并处理每条消息。如果任何一个消息用时超过5秒,Android将抛出ANR。所以一个任务用时超过5秒,应该在一个独立线程中完成它,或者延迟处理它,当主线程空闲下来再返回来处理它。

(二)、常用类:(Handler、Looper、Message、MessageQueue)

  1. Message:消息,被传递和处理的数据。其中包含了消息ID,消息处理对象以及处理的数据等,由MessageQueue统一列队,终由Handler处理。
  2. Handler:处理者,负责Message的发送及处理。使用Handler时,需要实现handleMessage(Message msg)方法来对特定的Message进行处理,例如更新UI等。Handler类的主要作用:(有两个主要作用)1)、在工作线程中发送消息;2)、在主线程中获取、并处理消息。
  3. MessageQueue:消息队列,本质是一个数据结构,用来存放Handler发送过来的消息,并按照FIFO规则执行。当然,存放Message并非实际意义的保存,而是将Message串联起来,等待Looper的抽取。
  4. Looper:消息泵或循环器,不断从MessageQueue中抽取Message。因此,一个MessageQueue需要一个Looper。
  5. Thread:线程,负责调度整个消息循环,即消息循环的执行场所。

(三)、Handler、Looper、Message、MessageQueue之间的关系:

  1. Looper和MessageQueue一一对应,创建一个Looper的同时,会创建一个MessageQueue;
  2. 而Handler与它们的关系,只是简单的聚集关系,即Handler里会引用当前线程里的特定Looper和MessageQueue;
  3. 在一个线程中,只能有一个Looper和MessageQueue,但是可以有多个Handler,而且这些Handler可以共享一个Looper和MessageQueue;
  4. Message被存放在MessageQueue中,一个MessageQueue中可以包含多个Message对象。

【备注:】
Looper对象用来为一个线程开启一个消息循环,从而操作MessageQueue; 默认情况下,Android创建的线程没有开启消息循环Looper,但是主线程例外。 系统自动为主线程创建Looper对象,开启消息循环; 所以主线程中使用new来创建Handler对象。而子线程中不能直接new来创建Handler对象就会异常。
子线程中创建Handler对象,步骤如下:

Looper.prepare();
Handler handler = new Handler() {
//handlemessage(){}
}
Looper.loop();

(四)、Handler类中常用方法:

  1. handleMessage() 用在主线程中,构造Handler对象时,重写handleMessage()方法。该方法根据工作线程返回的消息标识,来分别执行不同的操作。
  2. sendEmptyMessage() 用在工作线程中,发送空消息。
  3. sendMessage() 用在工作线程中,立即发送消息。

(五)、Message消息类中常用属性:

  1. arg1 用来存放整型数据
  2. arg2 用来存放整型数据
  3. obj 用来存放Object数据
  4. what 用于指定用户自定义的消息代码,这样便于主线程接收后,根据消息代码不同而执行不同的相应操作。

【重点】:使用Message需要注意4点:
1、Message虽然也可以通过new来获取,但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象,以节省资源;
2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据,应优先使用arg1和arg2属性来传递数据,这样比其他方式节省内存;
3、尽可能使用Message.what来标识信息,以便用不同的方式处理Message;
4、如果需要从工作线程返回很多数据信息,可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起,然后存放到obj属性中,再返回到主线程。

(六)、示例代码一:

private Handler handler = null;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        text_main_info = (TextView) findViewById(R.id.text_main_info);
        pDialog = new ProgressDialog(MainActivity.this);
        pDialog.setMessage("Loading...");
        image_main = (ImageView) findViewById(R.id.image_main);

        // 主线程中的handler对象会处理工作线程中发送的Message。根据Message的不同编号进行相应的操作。
        handler = new Handler() {
                public void handleMessage(android.os.Message msg) {
                        // 工作线程中要发送的信息全都被放到了Message对象中,也就是上面的参数msg中。要进行操作就要先取出msg中传递的数据。
                        switch (msg.what) {
                        case 0:
                                // 工作线程发送what为0的信息代表线程开启了。主线程中相应的显示一个进度对话框
                                pDialog.show();
                                break;
                        case 1:
                                // 工作线程发送what为1的信息代表要线程已经将需要的数据加载完毕。本案例中就需要将该数据获取到,显示到指定ImageView控件中即可。
                                image_main.setImageBitmap((Bitmap) msg.obj);
                                break;
                        case 2:
                                // 工作线程发送what为2的信息代表工作线程结束。本案例中,主线程只需要将进度对话框取消即可。
                                pDialog.dismiss();
                                break;
                        }
                }
        };

        new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                        // 当工作线程刚开始启动时,希望显示进度对话框,此时让handler发送一个空信息即可。
                        // 当发送这个信息后,主线程会回调handler对象中的handleMessage()方法。handleMessage()方法中
                        // 会根据message的what种类来执行不同的操作。
                        handler.sendEmptyMessage(0);

                        // 工作线程执行访问网络,加载网络图片的任务。
                        byte[] data = HttpClientHelper.loadByteFromURL(urlString);
                        // 工作线程将网络访问获取的字节数组生成Bitmap位图。
                        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0,
                                        data.length);
                        // 工作线程将要发送给主线程的信息都放到一个Message信息对象中。
                        // 而Message对象的构建建议使用obtain()方法生成,而不建议用new来生成。
                        Message msgMessage = Message.obtain();
                        // 将需要传递到主线程的数据放到Message对象的obj属性中,以便于传递到主线程。
                        msgMessage.obj = bitmap;
                        // Message对象的what属性是为了区别信息种类,而方便主线程中根据这些类别做相应的操作。
                        msgMessage.what = 1;
                        // handler对象携带着Message中的数据返回到主线程
                        handler.sendMessage(msgMessage);

                        // handler再发出一个空信息,目的是告诉主线程工作线程的任务执行完毕。一般主线程会接收到这个消息后,
                        // 将进度对话框关闭
                        handler.sendEmptyMessage(2);
                }
        }).start();
}

(七)、示例代码二:图片定时切换

1、思路:利用多线程,子线程每隔2秒发送一个消息给主线程,主线程中Handler接收消息,并更新ImageView中的图片。这样就实现了循环切换的动态效果。

handler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
                switch (msg.what) {
                case 0:
                        image_main_pic.setImageResource(imageId[position++]);
                        if (position >= imageId.length) {
                                position = 0;
                        }
                        break;
                default:
                        break;
                }
        }
};

// 第一种解决办法:利用Thread和Thread的sleep
// new Thread(new Runnable() {
// @Override
// public void run() {
// while (flag) {
// try {
// Thread.sleep(2000);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// handler.sendEmptyMessage(0);
// }
// }
// }).start();

// 第二种解决办法:利用Timer定时器和定时器的schedule()方法。
//schedule()方法中有三个参数:
/*第一个:表示定时任务TimerTask。 TimerTask 类实现了Runnable接口,所以要new  TimerTask(),一定要实现run()方法。
第二个:表示第一次执行前的等待延迟时间;
第三个:表示两次定时任务执行之间的间隔时间。*/
new Timer().schedule(new TimerTask() {
        @Override
        public void run() {
                handler.sendEmptyMessage(0);
                //sendEmptyMessage()方法等同于以下几句话。所以。如果只发送一个what,就可以使用sendEmptyMessage()。这样更简单。
                //Message message = Message.obtain();
                // Message message2 = handler.obtainMessage();
                //message.what = 0;
                //handler.sendMessage(message);
        }
}, 1, 1500);

二、Handler、Looper源码分析:

(一)、Handler的概念:

  1. Handler是用于发送和处理消息和一个线程的MessageQueue相关联的Runable对象。
  2. 每个Handler实例关联到一个单一线程和线程的messagequeue。
  3. 当您创建一个Handler,从你创建它的时候开始,它就绑定到创建它的线程以及对应的消息队列,handler将发送消息到消息队列,并处理从消息队列中取出的消息。

Handler的主要用途有两个:

(1)、在将来的某个时刻执行消息或一个runnable;

(2)、为运行在不同线程中的多个任务排队。

主要依靠以下方法来完成消息调度:
  ● post(Runnable)、
  ● postAtTime(Runnable, long)、
  ● postDelayed(Runnable, long)、
  ● sendEmptyMessage(int)、
  ● sendMessage(Message)、
  ● sendMessageAtTime(Message)、
  ● sendMessageDelayed(Message, long)
【备注:】
  ● post方法是当到Runable对象到达就被插入到消息队列;
  ● sendMessage方法允许你把一个包含有信息的Message插入消息队列,它会在Handler的handlerMessage(Message)方法中执行(该方法要求在Handler的子类中实现)。
  ● 当Handler post或者send消息的时候,可以在消息队列准备好的时候立刻执行,或者指定一个延迟处理或绝对时间对它进行处理,后两个是实现了timeout、ticks或者其他timing-based的行为。
  ● 当你的应用创建一个进程时,其主线程(UI线程)会运行一个消息队列,负责管理优先级最高的应用程序对象(Activity、广播接收器等)和任何他们创建的windows。你也可以创建自己的线程,通过handler与主线程进行通信,在新创建的线程中handler通过调用post或sendMessage方法,将传入的Runnable或者Message插入到消息队列中,并且在适当的时候得到处理。

(二)、Handler的用法:

当你实例化一个Handler的时候可以使用Callback接口来避免写自定义的Handler子类。这里的机制类似与Thread与runable接口的关系。
在Handler里面,子类要处理消息的话必须重写handleMessage()这个方法,因为在handler里面它是个空方法:

(三)、Handler、Looper、Message、MessageQueue消息传递机制源码分析:

A、Handler.java:(3个属性,10个方法)
3个属性:
  ● final MessageQueue mQueue; 封装好的Message被handler发送出去,其实就是放到了MessageQueue消息队列中。
  ● final Looper mLooper; 每个handler都有一个looper为其不断接收消息队列中的消息,并返回给handler。
  ● final Callback mCallback; 被handler接收到的消息要通过Callback接口中的handleMessage()方法来进行处理。

10个方法:
  ● public boolean handleMessage(Message msg); Callback接口中的handleMessage()方法,用来处理返回给handler的消息的。
  ● public final Message obtainMessage() 获取Message对象,其本质还是调用Message类的obtain()方法来获取消息对象。
  ● public final boolean sendMessage(Message msg) 发送消息
  ● public final boolean sendEmptyMessage(int what) 发送只有what属性的消息
  ● public final boolean post(Runnable r) 发送消息
  ● public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis) 定时发送消息
  ● public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis) 延迟发送消息
  ● public void dispatchMessage(Message msg) 分发消息。当Looper循环接收消息队列中的消息时,就在不断调用handler的分发消息方法,从而触发Callback接口中的消息处理方法handleMessage()来对消息进行处理。
  ● public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) sendMessage()就是在调用延时发送消息的方法。
  ● public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) 延时发送消息的方法就是在调用定时发送消息的方法。
  ● private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) 将消息压入消息队列中

B、MessageQueue.JAVA:(1个方法)
  ● final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) handler发送的消息正是通过该方法被加进了消息队列中。因为消息队列中有消息,从而触发了Looper通过loop()方法循环接收所有的消息。

C、Looper.JAVA:(3个属性,5个方法)
3个属性:
  ●     static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();   正是由于该线程本地变量,保证了一个线程中只能保存一个Looper对象,也就是说一个Thread中只能有一个Looper对象。
  ●     final MessageQueue  mQueue;    正是由于MessagQueue中的消息,才触发了Looper的loop()方法。
  ●     private static Looper mMainLooper = null;    该属性是主线程中自动创建的Looper对象。

5个方法:
  ● public static void prepare()            每个handler所在的线程都必须有一个Looper提前准备好。
  ● public static void prepareMainLooper()         主线程中的的Looper已经被自动准备好。而该方法不需要手工调用。
  ● public static Looper getMainLooper()            获取主线程中的Looper对象
  ● public static void loop()                 Looper的作用就是循环接收消息队列中的消息。该方法中执行了一个无限循环。
  ● public static Looper myLooper()       该方法的作用是从线程本地变量中获取到当前线程的Looper对象。

D、Message.java:(10个属性,7个方法)
10个属性:
  ● public int what; 该属性一般用来标识消息执行的状态。
  ● public int arg1; 用来存放整型数据的属性。
  ● public int arg2; 用来存放整型数据的属性。
  ● public Object obj; 用来存放复杂消息数据的属性。
  ● Bundle data; 用来存放复杂消息数据的属性。
  ● Handler target; 标识该消息要被发送给哪个Handler对象。
  ● Message sPool; 消息池对象。
  ● int sPoolSize; 记录消息池中剩余消息的数量。
  ● int MAX_POOL_SIZE=50; 消息池中最大消息数量。
  ● Messenger replyTo; 定义消息的信使对象,将来可以用于跨APP的消息传递。

7个方法:
  ● public static Message obtain() 从消息池中获取消息对象。
  ● public void recycle() 往消息池中归还消息对象。
  ● public void setTarget(Handler target) 给消息设置接收该消息的目标handler对象。
  ● public Handler getTarget() 获取消息的接收handler对象。
  ● public void sendToTarget() 将消息发送到目标handler对象。其本质是调用handler对象的sendMessage()方法来发送当前消息对象。
  ● public void setData(Bundle data) 将Bundle对象设置到message对象中Bundle属性中。
  ● public Bundle getData() 从消息对象中获取Bundle属性的数据。

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