Android Handler消息传递机制详解
1.为什么要用Handler
出于性能优化的考虑,Android UI操作并不是线程安全,如果有多个线程并发操作UI组件,可能导致线程安全问题。可以设想下,如果在一个Activity中有多个线程去更新UI,并且都没有加锁机制,可能会导致什么问题? 界面混乱,如果加锁的话可以避免该问题但又会导致性能下降。因此,Android规定只允许UI线程修改Activity的UI组件。当程序第一次启动时,Android会同时启动一条主线程(Main Thread),主线程主要负责处理与UI相关的事件,比如用户按钮事件,并把相关的事件分发到对应的组件进行处理,因此主线程又称为UI线程。那么怎么在新启动的线程中更新UI组件呢,这就需要借助handler的消息传递机制来实现了。
2.Handler简介
Handler类的主要作用主要有两个:
1>在新启动的线程中发送消息
2>在主线程中获取和处理消息
Handler类包含如下方法用于发送、处理消息。(这里只列出常用的方法,如果想获取更多方法,建议查看api文档:http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html)
♦ void handlerMessage(Message msg):处理消息的方法,该方法通常用于被重写。
♦ final boolean hasMessage(int what):检查消息队列中是否包含what属性为指定值的消息。
♦ sendEmptyMessage(int what):发送空消息
♦ final boolean sendMessage(Message msg):立即发送消息,注意这块返回值,如果message成功的被放到message queue里面则返回true,反之,返回false;(个人建议:对于这类问题不必主观去记它,当实际使用时,直接查看源码即可,源码中有详细的注释)
3.Handler、Message、Looper、MessageQueue之间的关系、工作原理
为了更好的理解Handler,先来看看和Handler相关的一些组件:
Message:Handler发送、接收和处理的消息对象
Looper:每个线程只能拥有一个Looper.它的looper()方法负责循环读取MessageQueue中的消息并将读取到的消息交给发送该消息的handler进行处理。
MessageQueue:消息队列,它采用先进先出的方式来管理Message。程序在创建Looper对象时,会在它的构造器中创建MessageQueue。源码如下:
1 private Looper(boolean quitAllowed) { 2 mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); 3 mThread = Thread.currentThread(); 4 }
从源码第2行中可以看出,在创建Looper对象时会创建一个与之关联的MessageQueue对象。构造器是private修饰的,所以程序员是无法创建Looper对象的。
Handler:前面说Handler作用有两个---发送消息和处理消息,Handler发送的消息必须被送到指定的 MessageQueue,也就是说,要想Handler正常工作必须在当前线程中有一个MessageQueue,否则消息没法保存。而 MessageQueue是由Looper负责管理的,因此要想Handler正常工作,必须在当前线程中有一个Looper对象,这里分为两种情况:
1>主线程(UI线程),系统已经初始化了一个Looper对象,因此程序直接创建Handler即可
2>程序员自己创建的子线程,这时,程序员必须创建一个Looper对象,并启动它。
创建Looper使用:Looper.prepare(),查看源码:
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)); } private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); }通过方法调用,第9行创建Looper对象,创建Looper对象时同时会创建MessageQueue对象(第13行)。此外,可以看出prepare()允许一个线程最多有一个Looper被创建。
然后调用Looper的looper()方法来启动它,looper()使用一个死循环不断取出MessageQueue中的消息,并将消息发送给对应的Handler进行处理。下面是Looper类中looper()方法的部分源码:
for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block 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); } 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(); }很明显第1行用了一个死循环,第2行从queue中取出Message,第15行通过dispatchMessage(Message msg)方法将消息发送给Handler。
4.HandlerThread介绍
Android API解释:
Handy class for starting a new thread that has a looper. The looper can then be used to create handler classes. Note that start() must still be called.
意思是说:这个类启动一个新的线程并且创建一个Looper,这个Looper可以用来创建一个Handler类,完了之后一定要启动这个线程。
什么时候使用HandlerThread?
1.主线程需要通知子线程执行耗时操作(一般都是子线程执行耗时操作,完了之后,发送消息给主线程更新UI)。
2.开发中可能会多次创建匿名线程,这样可能会消耗更多的系统资源。而HandlerThread自带Looper使他可以通过消息来多次重复使用当前线程，节省开支；
下面是HandlerThread应用部分代码:
private static final String TAG = "MainActivity"; private static final int FLAG_TEST = 1; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); Log.i(TAG,"main thread:"+Thread.currentThread()); HandlerThread thread = new HandlerThread("handler thread"); thread.start();//一定要启动该线程 Handler handler = new Handler(thread.getLooper()){ @Override public void handleMessage(Message msg) { Log.i(TAG,"handler thread:"+Thread.currentThread()); switch (msg.what){ case FLAG_TEST: //耗时操作... break; default: break; } super.handleMessage(msg); } }; handler.sendEmptyMessage(FLAG_TEST); }log:
com.example.administrator.handlertest I/MainActivity﹕ main thread:Thread[main,5,main] com.example.administrator.handlertest I/MainActivity﹕ handler thread:Thread[handler thread,5,main]通过log可以看出handler处在一个子线程中,这样就能够执行一些耗时操作。
第十一行通过thread.getLooper()来创建handler,那么我们来看下getLooper()里面的源码:
public Looper getLooper() { if (!isAlive()) { return null; } // If the thread has been started, wait until the looper has been created. synchronized (this) { while (isAlive() && mLooper == null) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } } return mLooper; }看第8行代码,如果这个线程可用并且looper为null时,就会调用wait()方法,处于等待状态,这样可以有效的避免多线程并发操作引起的空指针异常。在thread启动时,会调用run()方法,再来看看run()方法里面的代码:
@Override public void run() { mTid = Process.myTid(); Looper.prepare(); synchronized (this) { mLooper = Looper.myLooper(); notifyAll(); } Process.setThreadPriority(mPriority); onLooperPrepared(); Looper.loop(); mTid = -1; }第4行创建了Looper对象,第6、7行获取当前线程Looper之后调用notifyAll()方法。这时调用getLooper()方法返回一个Looper对象。
上面有提到使用HandlerThread避免多线程并发操作引起的空指针异常,这里解释下为什么:如果onCreate方法第11行通过程序员自定义的一个新线程创建handler时,很可能出现这样一个结果:创建handler的代码已经执行了,而新线程却还没有 Looper.prepare()(创建Looper对象,那么这样就会导致空指针异常)。
对代码稍做修改:
package com.example.administrator.handlertest; import android.os.Bundle; import android.os.Handler; import android.os.Looper; import android.os.Message; import android.support.v7.app.ActionBarActivity; import android.util.Log; public class MainActivity extends ActionBarActivity { private static final String TAG = "MainActivity"; private static final int FLAG_TEST = 1; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); Log.i(TAG,"main thread:"+Thread.currentThread()); // HandlerThread thread = new HandlerThread("handler thread"); // thread.start();//一定要启动该线程 MyThread thread = new MyThread(); thread.start(); Handler handler = new Handler(thread.looper){ @Override public void handleMessage(Message msg) { Log.i(TAG,"handler thread:"+Thread.currentThread()); switch (msg.what){ case FLAG_TEST: //耗时操作... break; default: break; } super.handleMessage(msg); } }; handler.sendEmptyMessage(FLAG_TEST); } static class MyThread extends Thread{ Looper looper; @Override public void run() { Looper.prepare();looper = Looper.myLooper(); //... Looper.loop(); } } }
运行结果:
Caused by: java.lang.NullPointerException at android.os.Handler.<init>(Handler.java:234) at android.os.Handler.<init>(Handler.java:142) at com.example.administrator.handlertest.MainActivity$1.<init>(MainActivity.java:24) at com.example.administrator.handlertest.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:24) at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:5211) at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1151) at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2341)
从异常信息第4行中可以看出:onCreate()方法第24行thread.looper是一个null.这时因为还没等新线程创建Looper,Handler就已经创建了。如果在第23行thread.start()后面休眠几秒就不会报空指针异常了。 最后补充一点,Android判断当前更新UI的线程是否是主线程的对象ViewRootImpl对象在onResume()中,所以只要子线程在onResume()之前完成更新UI也是能够实现的。这里只是简单提一下,知道就行,不过不要这么做。
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