开发艺术探索—Handler

作者: leap_ | 来源:发表于2019-04-26 13:43 被阅读0次

作用：

多线程模式下，用于线程间的数据传递，子线程跟新ui等操作。

在学习怎么使用前，需要认识几个重要的概念

Message：线程间传递的消息（线程通讯的数据单元）
Handler ：消息的发送和处理者，（子线程和主线程的通信媒介）
MessageQueue ：存放handler发送的message（一种数据结构）
Looper ：消息循环，消息的获取和分发（MessageQueue和Handler的通信媒介）

使用方式

sendMessage()用法

新建Handler子类，重写HandleMessage方法（处理子线程传来的message）

 class Mhandler extends Handler {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            // 根据不同线程发送过来的消息，执行不同的UI操作
            // 根据 Message对象的what属性 标识不同的消息
            switch (msg.what) {
                case 1:
                    mTextView.setText("执行了线程1的UI操作");
                    break;
                case 2:
                    mTextView.setText("执行了线程2的UI操作");
                    break;
            }
        }
    }

在主线程创建Mhandler对象，handleMessage里的逻辑在创建handler对象的线程中执行，此时就是在主线程执行。

        private Handler mhandler = new mHandler();

在子线程发送Message

new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                 // 步骤3：创建所需的消息对象
                 Message msg = Message.obtain();
                 msg.what = 1; // 消息标识
                 msg.obj = "A"; // 消息内存存放

                 // 步骤4：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中
                 mHandler.sendMessage(msg);
            }
        }.start();

post()使用方法

同上步骤1
同上步骤2
在子线程中post一个Runnable进行修改ui等耗时操作

 new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 通过psot（）发送，需传入1个Runnable对象
                mHandler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        // 指定操作UI内容
                        mTextView.setText("执行了线程1的UI操作");
                    }

                });
            }
        }.start();

注意我们的Runnable中的代码是在主线程中执行的，因为mHandler.post(R)中的 R是在handler实例化的那个线程中执行。

工作原理

工作流程大概分为四个步骤：

异步通信准备：在主线程中创建，handler，looper，messageQueue，创建完成后，handler自动绑定主线程的looper和messageQueue。
消息发送：子线程通过handler发送message到messageQueue中，
消息循环： looper获取消息队列外面的一个message，然后分发给消息的处理者handler
消息处理： handler接收looper传来的message，然后在handleMessage()中根据message.what分别处理对应的message。
工作流程图：
流程图
流程图解析:首先我们看图上有两个线程，一个是主线程，一个是子线程，主线程里有一个handler，一个messageQueue，一个looper，子线程里有好多好多的message，第一步，我们在子线程中调用handler的sendMssage方法，将message发送到主线程的messageQueue中，然后looper获取messageQueue中最前面的message，分发给handler调用handleMessage处理。如果消息队列为空则线程将会处于阻塞状态。
注意点：
一个线程只有一个looper，可以有多个handler
一个looper可以绑定多个handler
一个handler只能绑定一个looper

sendMessage方法源码分析

核心API

具体介绍

handler的构造

public Handler(Callback callback, boolean async) {

            ...// 仅贴出关键代码
            // 1. 指定Looper对象
                mLooper = Looper.myLooper();
                if (mLooper == null) {
                    throw new RuntimeException(
                        "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
                }
                // Looper.myLooper()作用：获取当前线程的Looper对象；若线程无Looper对象则抛出异常
                // 即 ：若线程中无创建Looper对象，则也无法创建Handler对象
                // 故 若需在子线程中创建Handler对象，则需先创建Looper对象
                // 注：可通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的Looper对象
                // 2. 绑定消息队列对象（MessageQueue）
                mQueue = mLooper.mQueue;
                // 获取该Looper对象中保存的消息队列对象（MessageQueue）
                // 至此，保证了handler对象 关联上 Looper对象中MessageQueue
    }

handler的构造方法：初始化handler对象&绑定线程。
handler需要绑定线程才能正常工作，给handler指定一个looper，即给他绑定了一个线程，（因为looper对象本身已经绑定了对应线程），在handler的构造方法中，先绑定looper，又指定了messageQueue。

在handler构造之前：循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue）的创建：

public static final void prepare() {
    
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        // 1. 判断sThreadLocal是否为null，否则抛出异常
        //即 Looper.prepare()方法不能被调用两次 = 1个线程中只能对应1个Looper实例
        // 注：sThreadLocal = 1个ThreadLocal对象，用于存储线程的变量

        sThreadLocal.set(new Looper(true));
        // 2. 若为初次Looper.prepare()，则创建Looper对象 & 存放在ThreadLocal变量中
        // 注：Looper对象是存放在Thread线程里的
        // 源码分析Looper的构造方法->>分析a
    }

  /** 
    * 分析a：Looper的构造方法
    **/

        private Looper(boolean quitAllowed) {

            mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
            // 1. 创建1个消息队列对象（MessageQueue）
            // 即 当创建1个Looper实例时，会自动创建一个与之配对的消息队列对象（MessageQueue）

            mRun = true;
            mThread = Thread.currentThread();
        }

/** 
  * 源码分析2：Looper.prepareMainLooper()
  * 作用：为 主线程（UI线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue）
  * 注：该方法在主线程（UI线程）创建时自动调用，即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成
  */
    // 在Android应用进程启动时，会默认创建1个主线程（ActivityThread，也叫UI线程）
    // 创建时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）方法 = 应用程序的入口
    // main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象

      /** 
        * 源码分析：main（）
        **/
        public static void main(String[] args) {
            ... // 仅贴出关键代码

            Looper.prepareMainLooper(); 
            // 1. 为主线程创建1个Looper对象，同时生成1个消息队列对象（MessageQueue）
            // 方法逻辑类似Looper.prepare()
            // 注：prepare()：为子线程中创建1个Looper对象
            
            
            ActivityThread thread = new ActivityThread(); 
            // 2. 创建主线程

            Looper.loop(); 
            // 3. 自动开启 消息循环 ->>下面将详细分析

        }

prepare() ：为子线程创建一个looper，同时创建一个messageQueue对象，注：需要在子线程手动调用prepare()，
prepareMainLooper(): 主线程会自动调用main()，main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象，同时也会生成其对应的MessageQueue对象

TIPS:

即主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成；而子线程的Looper对象则需手动通过Looper.prepare()创建,在子线程若不手动创建Looper对象则无法生成Handler对象

在handler构造前，消息循环：

/** 
  * 源码分析： Looper.loop()
  * 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler
  * 特别注意：
  *       a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环
  *       b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（）
  */
  public static void loop() {
        
        ...// 仅贴出关键代码

        // 1. 获取当前Looper的消息队列
            final Looper me = myLooper();
            if (me == null) {
                throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
            }
            // myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常
            // 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例
            
            final MessageQueue queue = me.mQueue;
            // 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue）

        // 2. 消息循环（通过for循环）
            for (;;) {
            
            // 2.1 从消息队列中取出消息
            Message msg = queue.next(); 
            if (msg == null) {
                return;
            }
            // next()：取出消息队列里的消息
            // 若取出的消息为空，则线程阻塞
            // ->> 分析1 

            // 2.2 派发消息到对应的Handler
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            // 把消息Message派发给消息对象msg的target属性
            // target属性实际是1个handler对象
            // ->>分析2

        // 3. 释放消息占据的资源
        msg.recycle();
        }
}

/** 
  * 分析1：queue.next()
  * 定义：属于消息队列类（MessageQueue）中的方法
  * 作用：出队消息，即从 消息队列中 移出该消息
  */
  Message next() {

        ...// 仅贴出关键代码

        // 该参数用于确定消息队列中是否还有消息
        // 从而决定消息队列应处于出队消息状态 or 等待状态
        int nextPollTimeoutMillis = 0;

        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }

        // nativePollOnce方法在native层，若是nextPollTimeoutMillis为-1，此时消息队列处于等待状态　
        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

        synchronized (this) {
     
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;

            // 出队消息，即 从消息队列中取出消息：按创建Message对象的时间顺序
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    // 取出了消息
                    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();
                    return msg;
                }
            } else {

                // 若 消息队列中已无消息，则将nextPollTimeoutMillis参数设为-1
                // 下次循环时，消息队列则处于等待状态
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }

            ......
        }
           .....
       }
}// 回到分析原处

/** 
  * 分析2：dispatchMessage(msg)
  * 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
  * 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作
  */
  public void dispatchMessage(Message msg) {

    // 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息
    // 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（）
    // 上述结论会在讲解使用“post（Runnable r）”方式时讲解
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }

            // 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的）
            // 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) ->> 分析3
            handleMessage(msg);

        }
    }

  /** 
   * 分析3：handleMessage(msg)
   * 注：该方法 = 空方法，在创建Handler实例时复写 = 自定义消息处理方式
   **/
   public void handleMessage(Message msg) {  
          ... // 创建Handler实例时复写
   }

loop（）内有一个无限for循环，在for循环里，会调用queue的next（）取出当前message，然后在用msg的target调用dispatchMessage（）到对应的handler去，这里的targert本质就是一个handler。
dispatchMessage（）最后会调用handlemessage（）；

message构造：

/** 
  * 具体使用
  */
    Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象
    msg.what = 1; // 消息标识
    msg.obj = "AA"; // 消息内容存放

/** 
  * 源码分析：Message.obtain()
  * 作用：创建消息对象
  * 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain()
  */
  public static Message obtain() {

        // Message内部维护了1个Message池，用于Message消息对象的复用
        // 使用obtain（）则是直接从池内获取
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
            // 建议：使用obtain（）”创建“消息对象，避免每次都使用new重新分配内存
        }
        // 若池内无消息对象可复用，则还是用关键字new创建
        return new Message();

    }

obtain()会优先访问message池，如果池中有mesage实例就拿出来复用，如果没有就调用mesage（）的构造方法。

异步发送message

/** 
  * 具体使用
  */
    mHandler.sendMessage(msg);
/** 
  * 源码分析：mHandler.sendMessage(msg)
  * 定义：属于处理器类（Handler）的方法
  * 作用：将消息 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
  */
  public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
        // ->>分析1
    }

         /** 
           * 分析1：sendMessageDelayed(msg, 0)
           **/
           public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
            {
                if (delayMillis < 0) {
                    delayMillis = 0;
                }

                return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
                // ->> 分析2
            }

         /** 
           * 分析2：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
           **/
           public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
                    // 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue）
                    MessageQueue queue = mQueue;

                    // 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3
                    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
                }

         /** 
           * 分析3：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
           **/
            private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
                 // 1. 将msg.target赋值为this
                 // 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性
                 msg.target = this;
                 // 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息
                 // 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例        

                // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（）
                // 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列->>分析4
                return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）;
        }

        /** 
          * 分析4：queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）
          * 定义：属于消息队列类（MessageQueue）的方法
          * 作用：入队，即 将消息 根据时间 放入到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
          * 采用单链表实现：提高插入消息、删除消息的效率
          */
          boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {

                ...// 仅贴出关键代码

                synchronized (this) {

                    msg.markInUse();
                    msg.when = when;
                    Message p = mMessages;
                    boolean needWake;

                    // 判断消息队列里有无消息
                        // a. 若无，则将当前插入的消息 作为队头 & 若此时消息队列处于等待状态，则唤醒
                        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                            msg.next = p;
                            mMessages = msg;
                            needWake = mBlocked;
                        } else {
                            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                            Message prev;

                        // b. 判断消息队列里有消息，则根据 消息（Message）创建的时间 插入到队列中
                            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;
            }

// 之后，随着Looper对象的无限消息循环
// 不断从消息队列中取出Handler发送的消息 & 分发到对应Handler
// 最终回调Handler.handleMessage()处理消息

sendMesage()经过层层的调用重载最后调用了enqueueMessage（）给msg.target赋值，将message添加到队列中，随后交给looper去循环。最终回调对应handler的handlemessage方法。

思路总结：

post方法源码解析

前面looper和messageQueue的创建和绑定都差不多，主要分析一下不同的地方。

/** 
  * 具体使用
  * 需传入1个Runnable对象、复写run()从而指定UI操作
  */
    mHandler.post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ... // 需执行的UI操作 
            }

    });
 
/** 
  * 源码分析：Handler.post（Runnable r）
  * 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
  * 作用：定义UI操作、将Runnable对象封装成消息对象 & 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
  * 注：
  *    a. 相比sendMessage()，post（）最大的不同在于，更新的UI操作可直接在重写的run（）中定义
  *    b. 实际上，Runnable并无创建新线程，而是发送 消息 到消息队列中
  */
  public final boolean post(Runnable r)
        {
           return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
           // getPostMessage(r) 的源码分析->>分析1
           // sendMessageDelayed（）的源码分析 ->>分析2

        }
              /** 
               * 分析1：getPostMessage(r)
               * 作用：将传入的Runable对象封装成1个消息对象
               **/
              private static Message getPostMessage(Runnable r) {
                        // 1. 创建1个消息对象（Message）
                        Message m = Message.obtain();
                            // 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain()
                            // 建议：使用Message.obtain()创建，
                            // 原因：因为Message内部维护了1个Message池，用于Message的复用，使用obtain（）直接从池内获取，从而避免使用new重新分配内存

                        // 2. 将 Runable对象 赋值给消息对象（message）的callback属性
                        m.callback = r;
                        
                        // 3. 返回该消息对象
                        return m;
                    } // 回到调用原处

             /** 
               * 分析2：sendMessageDelayed(msg, 0)
               * 作用：实际上，从此处开始，则类似方式1 = 将消息入队到消息队列，
               * 即 最终是调用MessageQueue.enqueueMessage（）
               **/
               public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
                {
                    if (delayMillis < 0) {
                        delayMillis = 0;
                    }

                    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
                    // 请看分析3
                }

             /** 
               * 分析3：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
               **/
               public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
                        // 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue）
                        MessageQueue queue = mQueue;

                        // 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3
                        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
                    }

             /** 
               * 分析4：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
               **/
                private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
                     // 1. 将msg.target赋值为this
                     // 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性
                     msg.target = this;
                     // 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息
                     // 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例        

                    // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（）
                    // 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列
                    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）;
            }

            // 注：实际上从分析2开始，源码 与 sendMessage（Message msg）发送方式相同

post方法将Runnable对象封装成一个message，然后将messageEnQueue的操作和前面一模一样。

post()和sendMessage()区别在于post无需在外部创建message对象，而是内部根据传入的Runnable对象封装消息对象，回调的消息处理方法是：复写Runnable对象的run（）。

注意点

Handler必须在有Looper的线程中创建，主线程会自动创建Looper对象，在子线程需要手动调用prepare（）创建，并且调用loop（）循环，当子线程结束时，需要调用quitSafely（）关闭loop循环；
尽量使用obtain（）到Message池中复用Message，在Message被处理后，会调用recycleUnchecked将Message 放到池子里；

开发艺术探索—Handler

作用：

handler的构造

在handler构造之前：循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue）的创建：

TIPS:

在handler构造前，消息循环：

message构造：

异步发送message

思路总结：

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