Android开发：Handler异步通信机制全面解析(包含Looper、Message Queue).doc

Android开发：Handler异步通信机制全面解析（包含Looper、Message Queue）定义Android提供的一套消息传递机制作用用于实现子线程对UI线程的更新，实现异步消息的处理： - 在新启动的线程中发送消息 - 在主线程中获取并处理信息为什么要用Handler在安卓开发中： - 为了保证Android的UI操作是线程安全的，Android规定了只允许UI线程修改Activity里的UI组件； - 但在实际开发中，必然会用到多个线程并发操作UI组件，这又将导致UI操作的线程不安全所以问题在于：如何同时满足： - 保证线程安全 - 使多个线程并发操作UI组件Handler消息传递机制就是解决这个问题的。相关概念主线程（UI线程） - 定义：当程序第一次启动时，Android会同时启动一条主线程(Main Thread) - 作用：主线程主要负责处理与UI相关的事件，所以主线程又叫UI线程子线程则负责一些比较耗时的操作(联网、取数据、SD卡数据加载等操作)，而主线程和子线程之间的通信,就是要靠Handler了。Message - 定义：消息，理解为线程间通讯的数据单元（Handler接受和处理的消息对象。）例如后台线程在处理数据完毕后需要更新UI，则可发送一条包含更新信息的Message给UI线程Message Queue - 定义：消息队列 - 作用：用来存放通过Handler发过来的消息，按照先进先出执行Handler - 定义：Handler是Message的主要处理者 - 作用：负责将Message添加到消息队列&处理Looper分派过来的MessageLooper - 定义：循环器，扮演Message Queue和Handler之间桥梁的角色作用：主要负责消息循环：循环取出Message Queue的Message；消息派发：将取出的Message交付给相应的Handler 每个线程中只能拥有一个Looper,但是一个Looper可以和多个线程的Handler绑定起来，也就是说很多个线程可以往一个Looper所持有的MessageQueue中发送消息。这就给我们提供了线程之间通信的可能。 Handler在创建的时候可以显示指定Looper，这样在Handler在调用sendMessage()投递消息的时候会将消息添加到指定的Looper里面的MessageQueue。如果不指定Looper，Handler默认绑定的是创建它的线程的Looper。Handler异步通信机制工作流程图!Handler异步通信传递机制流程图(/20160501142442982)Handler、Looper、MessageQueue关系类图!(/20160501142514338) *Handler* - 提供sendMessage方法，将消息放置到队列中 - 提供handleMessage方法，定义个各种消息的处理方式； *Looper* - Looper.prepare()：实例化Looper对象；为当前线程生成一个消息队列； - Looper.loop() ：循环从消息队列中获取消息，交给Handler处理；此时线程处于无限循环中，不停的从MessageQueue中获取Message 消息 ；如果没有消息就阻塞 *MessageQueue* - 提供enqueueMessage 方法，将消息根据时间放置到队列中； - 提供next方法，从队列中获取消息，没有消息的时候阻塞； *Handler工作流程解释* 异步通信传递机制步骤主要包括异步通信的准备、消息发送、消息循环和消息处理异步通信的准备 包括Looper对象的创建&实例化、MessageQueue队列的创建和Handler的实例化消息发送 Handler将消息发送到消息队列中消息循环 Looper执行Looper.loop()进入消息循环，在这个循环过程中，不断从该Message Queue取出消息，并将取出的消息派发给创建该消息的Handler消息处理 调用该Handler的dispatchMessage(msg)方法，即回调handleMessage(msg)处理消息好像很复杂？那就先看下这个简图了解下： !(/20160501142548296)工作流程详细讲解由上面可以得知，整个异步消息传递机制主要包括Handler、Looper和MessageQueue，接下来通过相应源码来解析这三部分第一部分：LooperLooper主要负责： 1. 自身的创建&创建Message Queue 2. 消息循环（消息取出、派发） 对应职责我们来看下相应的源码： 1. 自身的创建&创建Message Queue：prepare()方法public static final void prepare() /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/也就是说，一个线程中只能对应一个Looper实例 if (sThreadLocal.get() != null) throw new RuntimeException(Only one Looper may be created per thread); /sThreadLocal是一个ThreadLocal对象，用于在一个线程中存储变量/实例化Looper对象并存放在ThreadLocal/这说明Looper是存放在Thread线程里的 sThreadLocal.set(new Looper(true);/再来看下Looper的构造方法private Looper(boolean quitAllowed) /创建了一个MessageQueue（消息队列）/这说明，当创建一个Looper实例时，会自动创建一个与之配对的MessageQueue（消息队列） mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mRun = true; mThread = Thread.currentThread();*2. 消息循环：loop()方法*public static void loop() /myLooper()方法作用是返回sThreadLocal存储的Looper实例，如果me为null，loop()则抛出异常/也就是说loop方法的执行必须在prepare方法之后运行/也就是说，消息循环必须要先在线程当中创建Looper实例 final Looper me = myLooper(); if (me = null) throw new RuntimeException(No Looper; Looper.prepare() wasnt called on this thread.); /获取looper实例中的mQueue（消息队列） final MessageQueue queue = me.mQueue; Binder.clearCallingIdentity(); final long ident = Binder.clearCallingIdentity();/进入消息循环 for (;) /next()方法用于取出消息队列里的消息/如果取出的消息为空，则线程阻塞 Message msg = queue.next(); / might block if (msg = null) return; Printer logging = me.mLogging; if (logging != null) logging.println( Dispatching to + msg.target + + msg.callback + : + msg.what); /消息派发：把消息派发给msg的target属性，然后用dispatchMessage方法去处理/Msg的target其实就是handler对象，下面会继续分析 msg.target.dispatchMessage(msg); if (logging != null) logging.println( Finished to + msg.target + + msg.callback); 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); /释放消息占据的资源 msg.recycle(); 总结Looper的作用： 1. 实例化本身、与当前线程绑定、创建与之相应的MessageQueue：prepare()方法一个线程只会有一个Looper实例，同时一个Looper实例也只有一个MessageQueue消息循环（消息取出、消息派发）：loop()方法 不断从MessageQueue中去取消息，派发给消息的target属性的Handler，然后调用相应Handler的dispatchMessage()方法进行消息处理。第二部分：Handler主要负责： 1. 在子线程发送消息给MessageQueue 2. 处理Looper派发过来的消息 使用Handler之前，会初始化一个Handler实例Handler是需要和线程绑定在一起的，在初始化Handler的时候一般通过指定Looper对象从而绑定相应线程，即给Handler指定Looper对象=绑定到了Looper对象所在的线程中，Handler的消息处理回调会在那个线程中执行。一般有两种方法创建： 1. 通过Loop.myLooper()得到当前线程的Looper对象/通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的Looper对象。 2. 不指定Looper对象，那么这个Handler绑定到了创建这个线程的线程上，消息处理回调也就在创建线程中执行.首先看Handler的构造方法public Handler() this(null, false);public Handler(Callback callback, boolean async) if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) final Class 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(); /通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，如果线程没有Looper实例那么会抛出异常/这说明在一个没有创建Looper的线程中是无法创建一个Handler对象的/所以说我们在子线程中创建一个Handler时首先需要创建Looper，并且开启消息循环才能够使用这个Handler。 mLooper = Looper.myLooper(); if (mLooper = null) throw new RuntimeException( Cant create handler inside thread that has not called Looper.prepare(); /获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue（消息队列）/这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了 mQueue = mLooper.mQueue; mCallback = callback; mAsynchronous = async; 上述说明：当Handler初始化时，可通过构造方法自动关联Looper和相应的MessageQueue1. Handler向MessageQueue发送消息：对于Handler的发送方式可以分为post和send两种方式。send的发送方法：sendMessage() public final boolean sendMessage(Message msg) return sendMessageDelayed(msg, 0); /我们往下扒 public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) Message msg = Message.obtain(); msg.what = what; return sendMessageDelayed(msg, delayMillis); 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) /直接获取MessageQueue MessageQueue queue = mQueue; if (queue = null) RuntimeException e = new RuntimeException( this + sendMessageAtTime() called with no mQueue); Log.w(Looper, e.getMessage(), e); return false; /调用了enqueueMessage方法 return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); /调用sendMessage方法其实最后是调用了enqueueMessage方法 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) /为msg.target赋值为this，也就是把当前的handler作为msg的target属性/如果大家还记得Looper的loop()方法会取出每个msg然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息，其实就是派发给相应的Handler msg.target = this; if (mAsynchronous) msg.setAsynchronous(true); /最终调用queue的enqueueMessage的方法，也就是说handler发出的消息，最终会保存到消息队列中去。 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); Post的发送方法：sendMessage() showhandler.post(new Runnable() Override public void run() String line = n; StringBuffer text = new StringBuffer(show.getText(); text.append(line).append(angelababy:Yes,I do); show.setText(text); 相比send方法，post方法最大的不同在于，更新UI操作可直接在重写的run方法定义。其实Runnable并没有创建什么线程，而是发送了一条消息，下面看源码： public final boolean post(Runnable r) return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); private static Message getPostMessage(Runnable r) /创建了一个Message对象/创建Message对象可以new，也可以使用Message.obtain()方法；/但是更建议使用obtain方法，因为Message内部维护了一个Message池用于Message的复用，避免使用new 重新分配内存。 Message m = Message.obtain();/将我们创建的Runable对象作为callback属性，赋值给了此message. m.callback = r;/创建了一个Message对象 return m; 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); 从上面的源码发现了吧？和send中的handler.sendMessage是一样的。调用了sendMessageAtTime，然后调用了enqueueMessage方法，给msg.target赋值为handler，最终Handler将消息加入MessagQueue.但是细心的你会发现，在使用Post方法时会将我们创建的Runable对象作为callback属性赋值给了此message 那么msg的callback和target都有值，那么会执行哪个呢？ 我们已知回调发送消息的方法是：dispatchMessage() public void dispatchMessage(Message msg) /一开始就会进行判断/如果msg.callback属性不为null，则执行callback回调，也就是我们的Runnable对象 if (msg.callback != null) handleCallback(msg); else if (mCallback != null) if (mCallback.handleMessage(msg) return; handleMessage(msg); #2. 处理Looper派发过来的消息：dispathMessage()方法public void dispatchMessage(Message msg) if (msg.callback != null) handleCallback(msg); else if (mCallback != null) if (mCallback.handleMessage(msg) return; handleMessage(msg); public void handleMessage(Message msg) 可以看到dispathMessage()方法里调用了 handleMessage()方法，但handleMessage()是一个空方法因为Handler发送消息过来是希望进行一定的处理，至于怎么处理消息是该Handler最终控制的，所以我们在创建handler时需要通过复写handleMessage()方法从而实现我们需要的消息处理方式，然后根据msg.what标识进行消息处理。这就是为什么我们在主线程中实例化Handler的时候需要重写handleMessage()特别注意在一个Android应用启动的时候，会创建一个主线程，即ActivityThread（也叫UI线程），在ActivityThread中有一个静态的main方法：应用程序的入口点/一个进程会默认生成一个主线程public static void main(String args) ./主线程生成时自动通过prepareMainLooper方法为主线程创建一个Looper/prepare()方法是用于在子线程中创建一个Looper对象，在子线程中是可以退出消息循环的：调用消息队列的quit方法/Looper生成时会自动生成与之配套的消息队列Looper.prepareMainLooper(); ActivityThread thread = new ActivityThread(); thread.attach(false); . /loop()方法开启消息循环/主线程的消息循环是不允许被退出的Looper.loop(); throw new RuntimeException(Main thread loop unexpectedly exited);第三部分：MessageQueue即消息队列，用于存放Handler发送过来的消息为了提高插入删除的效率，采用单链表的方式实现。对于MessageQueue，我们来看下入队和出队操作MessageQueue入队boolean enqueueMessage(Message msg, long when) . synchronized (this) . msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages; boolean needWake; if (p = null | when = 0 | when p.when) / New head, wake up the event queue if blocked. msg.next = p; mMessages = msg; needWake = mBlocked; else / Inserted within the middle of the queue. Usually we dont have to wake / up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue / and the message is the earliest asynchronous message in the queue. needWake = mBlocked & p.target = null & msg.isAsynchronous(); Message prev; for (;) prev = p; p = p.next; if (p = null | when p.when) break; if (needWake & p.isAsynchronous() needWake = false; msg.next = p; / invariant: p = prev.next prev.next = msg; / We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false. if (needWake) nativeWake(mPtr); return true;消息的入队（插入）过程 - 首先判断消息队列里有没有消息，没有的话则将当前插入的消息作为队头，并且这时消息队列如果处于等待状态的话则将其唤醒。 - 若是在中间插入，则根据Message创建的时间进行插入。MessageQueue出队Message next() . int nextPollTimeoutMillis = 0; for (;) if (nextPollTimeoutMillis != 0) Binder.flushPendingCommands(); / nativePollOnce方法在native层，若是nextPollTimeoutMillis为-1，这时候消息队列处于等待状态。 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); synchronized (this) / Try to retrieve the next message. Return if found. final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; if (msg != null & msg.target = null) / Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue. do prevMsg = msg; msg = msg.next; while (msg != null & !msg.isAsynchronous(); /按照我们设置的时间取出消息 if (msg != ll) if (now msg.when) / Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready. nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); else / 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(); return msg; else / 如果消息队列中没有消息，将nextPollTimeoutMillis设为-1，下次循环消息队列则处于等待状态 nextPollTimeoutMillis = -1; /退出消息队列，返回null，这时候Looper中的消息循环也会终止。 if (mQuitting) dispose(); return null; . . 实例没有实际应用的博客都不是好博客！现在是时候看一下实际应用了 1. 布局文件： activity_mainandroid:layout_width=match_parent android:layout_height=match_parent android:paddingBottom=dimen/activity_vertical_margin android:paddingLeft=dimen/activity_horizontal_margin android:paddingRight=dimen/activity_horizontal_margin android:paddingTop=dimen/activity_vertical_margin tools:context=com.example.carson_ho.handlerdemo.MainActivity 2. 1 send方法：MainActivitypackage com.example.carson_ho.handlerdemo;import android.os.Bundle;import android.os.Handler;import android.os.Message;import android.support.v7.app.AppCompatActivity;import android.widget.TextView;public class MainActivity extends AppCompatActivity private TextView show; private Handler showhandler; Override /主线程创建时便自动创建Looper和对应的MessageQueue,之前执行Loop()进入消息循环 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); show = (TextView) findViewById(R.id.show); /实例化Handler,这里并无指定Looper,即自动绑定当前线程(主线程)的Looper和MessageQueue showhandler = new FHandler(); /启动子线程 new Thread_1().start(); new Thread_2().start(); class FHandler extends Handler /通过复写handlerMessage()从而决定如何进行更新UI操作 Override public void handleMessage(Message msg) StringBuffer text = new StringBuffer(); switch (msg.what) case 1: text.append(I love Carson_Ho); show.setText(text); break; case 2: text.append(I hate Carson_Ho); show.setText(text); break; class Thread_1 extends Thread Override public void run() try Thread.sleep(2000); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace(); /定义要发送的消息 Message msg = Message.obtain(); msg.what = 1;/用于消息的标识 msg.obj = AA;/用于消息的存放 /传入主线程的Handle