android之handler机制深入解析

一、android中需要另开线程处理耗时、网络的任务,但是有必须要在UI线程中修改组件。这样做是为了:

　　①只能在UI线程中修改组件,避免了多线程造成组件显示混乱

　　②不使用加锁策略是为了提高性能,因为android中经常使用多线程。

handler就是为了解决在多个线程之间的通信问题。

二、基本使用:

 package com.dqxst.first.multithread;

 import android.app.Activity;
 import android.os.Bundle;
 import android.os.Handler;
 import android.os.Handler.Callback;
 import android.os.Message;
 import android.util.Log;
 import android.view.View;
 import android.widget.TextView;

 import com.dqxst.first.R;

 public class HandlerActivity extends Activity {
     private TextView tv,msg_tv;
     private Handler handler = new Handler();
     final Handler msgHandler=new Handler(new Callback() {
         @Override
         public boolean handleMessage(Message msg) {
             //！！！在这里可以进行一些操作,返回true则将msg进行拦截
             return false;
         }
     }){
         @Override
         public void handleMessage(Message msg) {
             switch(msg.what){
             case 200:
                 msg_tv.setText("网络请求成功.");
                 break;
             case 404:
                 msg_tv.setText("not found!");
                 break;
             }
             super.handleMessage(msg);
         }

     };
     private MyRunnable runnable = new MyRunnable();

     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.activity_handler);
         init();

         Log.i("main", "主线程=" + Thread.currentThread().toString());
     }

     class MyRunnable implements Runnable {
         @Override
         public void run() {
             int time = Integer.parseInt(tv.getText().toString());
             int now = time + 1;
             Log.i("main", "处理UI更新线程=" + Thread.currentThread().toString());
             tv.setText(now + "");
             //这里是将Runnable间隔1秒重新发送到消息队列中,所以是定时操作的效果
             handler.postDelayed(runnable, 1000);
         }

     }

     //下面主要是在子线程中调用post将消息加入到消息队列中
     public void startCallback(View view) {
         new Thread() {
             public void run() {
                 try {
                     Thread.sleep(1000);
                 } catch (InterruptedException e) {
                     e.printStackTrace();
                 }

                 Log.i("main", "新线程=" + Thread.currentThread().toString());

                 handler.post(runnable);
             }
         }.start();
     }

     //这里是移除消息中的执行体部分,就是那个Runnable
     public void stopCallback(View view){
         handler.removeCallbacks(runnable);
     }

     public void msgChange(View view){
         new Thread(new Runnable() {
             @Override
             public void run() {
                 Message message=Message.obtain();
                 if(Math.random()>0.3){
                     message.what=200;
                 }else{
                     message.what=404;
                 }
                 msgHandler.sendMessage(message);
             }
         }).start();
     }

     private void init() {
         tv = (TextView) findViewById(R.id.handler_tv);
         tv.setText("0");
         msg_tv=(TextView) findViewById(R.id.handler_tv_message);
     }
 }

handler基本使用

　　由上例可以看到,handler使用有两种形式:

　　①post/postDelayed:这时传递的是一个Runnable对象,会封装到一个Message对象中发送到消息队列中

　　②sendMessage:这时需要重写handler的handleMessage或者在构造时传入一个实现Callback接口的对象(该对象的方法也是前面重写的方法名一样,但是先执行,可以用来对消息进行拦截)

三、源码分析:与handler机制有关的类有Looper、MessageQueue、Message以及Handler本身。

　　1、Looper：主要有两个作用

　　　　①创建一个与当前线程相关的Looper实例,通过调用prepare()

    public static void prepare() {
         prepare(true);
     }

     private static void prepare(boolean quitAllowed) {
         if (sThreadLocal.get() != null) {
             throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
         }
         sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
     }

prepare

　　　　②不断的读取MessageQueue中的消息,通过调用loop(),MessageQueue是和Looper相关的,由其创建和管理。注意:这个过程是阻塞的。

     public static void loop() {
         final Looper me = myLooper();
         if (me == null) {
             throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
         }
         final MessageQueue queue = me.mQueue;

         // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
         // and keep track of what that identity token actually is.
         Binder.clearCallingIdentity();
         final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

         //这里是一个死循环,读取message
         for (;;) {
             Message msg = queue.next(); // might block
             //！！！这里注意:通常不会执行这一句,除非使用quit退出Looper
             if (msg == null) {
                 // No message indicates that the message queue is quitting.
                 return;
             }

             // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
             Printer logging = me.mLogging;
             if (logging != null) {
                 logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                         msg.callback + ": " + msg.what);
             }

             //这里是一个重点,说明了消息的具体执行方法
             msg.target.dispatchMessage(msg);

             if (logging != null) {
                 logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
             }

             // Make sure that during the course of dispatching the
             // identity of the thread wasn't corrupted.
             final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
             if (ident != newIdent) {
                 Log.wtf(TAG, "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);
             }

             msg.recycleUnchecked();
         }
     }

loop

　　2、Message:就是消息对象,一般使用都只是用来传递数据(从网络获取的)等,常用属性有

　　　　①what　　　　:int类型,用于标识不同的消息,在handler中使用

　　　　②arg1,arg2　　:int类型,用于传递int型的数据

　　　　③obj　　　　　:Object类型,用于传递对象

　　　　④data   　　　　:Bundle类型,

　　　　创建Message有一些需要注意的点:

　　　　①使用Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()进行创建而不是new,可以利用公共池中对象避免重新分配空间。

　　　　②一个Message是和一个handler关联的,表现为Message中的target属性,但是通常这个属性是由系统自动赋值的,就是那个发送该消Message到MessageQueue的handler。

　　3、Handler:主要作用有以下三点

　　　　①关联所在线程的Looper对象和其所管理的MessageQueue对象,这是在构造函数中体现的,最终都会调用以下两个构造函数

     public Handler(Callback callback, boolean async) {
         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();
         if (mLooper == null) {
             throw new RuntimeException(
                 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
         }
         mQueue = mLooper.mQueue;
         mCallback = callback;
         mAsynchronous = async;
     }

     public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
         mLooper = looper;
         mQueue = looper.mQueue;
         mCallback = callback;
         mAsynchronous = async;
     }

Handler构造函数

　　　　　！！！注意:在构造函数中,必须有一个Looper对象与其绑定,因为handler要将Message发送到MessageQueue中,而MessageQueue是由Looper创建的。

　　　　②发送消息到上面关联的消息队列,可以使用post和sendMessage两种类型方法。可以看到他们内部的调用过程是一样的。最终都是调用MessageQueue中的方法将消息绑定到一个链表上。　　

     public final boolean post(Runnable r)
     {
        return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
     }

     public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
     {
         return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
     }
     //这是上面用到的将Runnable封装到Message中的方法
     private static Message getPostMessage(Runnable r) {
         Message m = Message.obtain();
         m.callback = r;
         return m;
     }

     public final boolean sendMessage(Message msg)
     {
         return sendMessageDelayed(msg, 0);
     }

发送消息

     public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
     {
         if (delayMillis < 0) {
             delayMillis = 0;
         }
         return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
     }

     public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
         MessageQueue queue = mQueue;
         if (queue == null) {
             RuntimeException e = new RuntimeException(
                     this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
             return false;
         }
         return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
     }

     private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
         msg.target = this;
         if (mAsynchronous) {
             msg.setAsynchronous(true);
         }
         return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
     }

进一步的调用过程

　　　　③在Looper.loop()的循环读取过程中,读取的Message将通过msg.target.dispatchMessage(msg);交由Handler中的dispatchMessage()进行处理。

     public void dispatchMessage(Message msg) {
         if (msg.callback != null) {
             handleCallback(msg);
         } else {
             if (mCallback != null) {
                 if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                     return;
                 }
             }
             handleMessage(msg);
         }
     }

dispatchMessage

　　　　这里就说明了Handler处理消息有三种方式，需要说明的是:

　　　　　　a、msg.callback就是通过post/postDelayed或者构造函数传入的Runnable对象

　　　　　　b、mCallback就是通过构造函数传入的实现其内部接口的对象,该方法返回true则退出,否则向下执行

四、扩展:

　　0、HandlerThread:在上面的基本使用中,是创建一个子线程,然后在子线程中通过主线程中的handler实例向主线程的MessageQueue中发送消息。而该类的实现是在子线程中开启一个Looper,然后在使用时将handler与该子线程中的Looper/MessageQueue进行绑定，即可通过handler将消息发送到子线程中进行处理,避免了主线程的阻塞。通过上述的描述,该类的使用只需简单的两步即可：

　　　　①实例化一个线程对象并开启该线程:HandlerThread downThread=new HandlerThread("ThreadName");downThread.start();

　　　　②将Handler与该线程的Looper绑定:Handler handler=new Handler(downThread.getLooper());

　　1、在子线程中使用Handler(这里指的是在子线程中创建Handler实例来接受和Message)。通过上面的说明我们知道,Handler创建之前必须有一个该线程的Looper对象被创建。在主线程中直接使用是因为已经由系统进行创建了,此时在创建则会出错。下面是android中给出的标准使用方法:

 class LooperThread extends Thread {
         public Handler mHandler;

         public void run() {
             Looper.prepare();

             mHandler = new Handler() {
                 public void handleMessage(Message msg) {
                     // process incoming messages here
                 }
             };

             Looper.loop();
         }
     }

LooperThread

　　2、上面说主线程不能再创建Looper,这是因为主线程被初始化是就是一个Looper线程,各种消息都是通过Handler机制处理的。

　　3、AsyncTask:异步消息处理机制,在内部封装了Handler处理流程。

　　　　①首先是android推荐的标准使用方式:创建一个子类,然后调用execute()即可

 private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
      protected Long doInBackground(URL... urls) {
          int count = urls.length;
          long totalSize = 0;
          for (int i = 0; i < count; i++) {
              totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
              publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
              // Escape early if cancel() is called
              if (isCancelled()) break;
          }
          return totalSize;
      }

      protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
          setProgressPercent(progress[0]);
      }

      protected void onPostExecute(Long result) {
          showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
      }
  }

DownloadFilesTask

　　　　这里简要说明三个泛型参数的作用:

　　　　　　a、Params:就是后台执行需要的参数,例如下载时需要url

　　　　　　b、Progress:就是任务执行的进度,在onProgressUpdate(Progress...)中会被使用,

　　　  　　c、Result:就是任务完成返回的结果,在onPostExecute(Result)中进行处理。

　　     ②源码解析:首先说明,Handler机制就是在子线程中处理任务,通过Handler将需要处理的消息传递到与其绑定的Looper的消息队列中,再由Looper取出交由Handler处理。

　　　　　　a、任务在子线程中处理,这里就是通过线程池处理,而任务就是doInBackground()中的部分,该函数被放在线程池的工作任务之中

    public AsyncTask() {
         mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
             public Result call() throws Exception {
                 mTaskInvoked.set(true);

                 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                 //noinspection unchecked
 //！！！重点:doInBackground()在这里被封装
                 Result result = doInBackground(mParams);
                 Binder.flushPendingCommands();
                 return postResult(result);
             }
         };

         mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
             @Override
             protected void done() {
                 try {
                     postResultIfNotInvoked(get());
                 } catch (InterruptedException e) {
                     android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
                 } catch (ExecutionException e) {
                     throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
                             e.getCause());
                 } catch (CancellationException e) {
                     postResultIfNotInvoked(null);
                 }
             }
         };
     }

AsyncTask构造函数

　　　　　　　　调用execute()就是用默认线程池来进行处理任务

     @MainThread
     public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
         return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
     }

     public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
             Params... params) {
         if (mStatus != Status.PENDING) {
             switch (mStatus) {
                 case RUNNING:
                     throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                             + " the task is already running.");
                 case FINISHED:
                     throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                             + " the task has already been executed "
                             + "(a task can be executed only once)");
             }
         }

         mStatus = Status.RUNNING;

         onPreExecute();

         mWorker.mParams = params;
         exec.execute(mFuture);

         return this;
     }

线程池处理

　　　　　　　　下面是这个线程池的本身部分,但是要注意:这是默认的情况,即调用execute()时的默认处理,默认处理是指:1、通过执行器模仿单一线程池的效果,即多个任务(一个AsyncTask实例的一次execute()创建一个任务)时只能有一个在线程中执行,2、而且线程中只能有128个任务(这是由阻塞队列的大小限制的)。

　　                 其实这是升级之后的效果,我们可以通过执行executeOnExecutor(Executor exec, Params... params)而不是execute()传入定制的线程池来解决上面问题。

 //这是一个执行器,负责添加任务到一个ArrayDeque队列中,并且将第一个任务分配给线程池处理。注意下面的execute是synchronized的,说明一次只能有一个线程在处理一个任务。
     private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
     public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
     private static class SerialExecutor implements Executor {
         final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
         Runnable mActive;

         public synchronized void execute(final Runnable r) {
             mTasks.offer(new Runnable() {
                 public void run() {
                     try {
                         r.run();
                     } finally {
                         scheduleNext();
                     }
                 }
             });
             if (mActive == null) {
                 scheduleNext();
             }
         }

         protected synchronized void scheduleNext() {
             if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
                 THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
             }
         }
     }

 //这是上面用到的线程池的设置
     private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
     private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
     private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
     private static final int KEEP_ALIVE = 1;

     private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
         private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

         public Thread newThread(Runnable r) {
             return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
         }
     };

     private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
             new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

     public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
             = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                     TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

执行器和线程池

　　　　　　　　可以看到构造函数的任务对象中的最后一句是postResult(result),而该方法就是向AsyncTask内部的Handler发送消息。

　　　　　　 b、下面就到了Handler的部分,

     //获取内部Handler
     private static Handler getHandler() {
         synchronized (AsyncTask.class) {
             if (sHandler == null) {
                 sHandler = new InternalHandler();
             }
             return sHandler;
         }
     }

     private static class InternalHandler extends Handler {
         public InternalHandler() {
             super(Looper.getMainLooper());
         }

         @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
         @Override
         public void handleMessage(Message msg) {
             AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
             switch (msg.what) {
                 case MESSAGE_POST_RESULT:
                     // There is only one result
                     result.mTask.finish(result.mData[0]);
                     break;
                 case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                     result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                     break;
             }
         }
     }

AsyncTask内部Handler

　　　　　　　　可以看到,这个handler处理两种类型的消息,一种是MESSAGE_POST_PROGRESS,由publishProgress发送,触发;一种是MESSAGE_POST_RESULT,由postResult发送。

 //发送MESSAGE_POST_PROGRESS消息,触发onProgressUpdate()
     protected final void publishProgress(Progress... values) {
         if (!isCancelled()) {
             getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                     new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
         }
     }
     //所以重写这个方法可以在主UI中更新界面
     protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
     }

     //发送MESSAGE_POST_RESULT消息,触发finish()
     private Result postResult(Result result) {
         @SuppressWarnings("unchecked")
         Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                 new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
         message.sendToTarget();
         return result;
     }
     //！！！这里的结束有两种情况，一种是被取消,一种是执行完成。
     private void finish(Result result) {
         if (isCancelled()) {
             onCancelled(result);
         } else {
             onPostExecute(result);
         }
         mStatus = Status.FINISHED;
     }

消息的发送和处理

　　有关AsyncTask的使用还有一个问题就是如果在执行耗时任务时用户退出Activity,此时该任务线程可能没有执行完所以不会退出,这是可能造成内存泄露,需要在onPause中进行判断。还有其他问题参见http://droidyue.com/blog/2014/11/08/bad-smell-of-asynctask-in-android/index.html

参考:

http://threezj.com/2016/01/23/Android%20Handler%20Looper%20Message%20%20%E8%AF%A6%E7%BB%86%E5%88%86%E6%9E%90/

http://blog.csdn.net/guolin_blog/article/details/11711405