Handler与异步消息处理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Handler与异步消息处理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

Handler 在 android 中的应用很广泛,基本上每个 Android 开发人员都会使用到它。本篇文章将会介绍 Handler 和异步消息机制相关的使用方法,下一篇会从源码的角度分析 Android 中异步消息处理的流程。

Android 中的异步消息处理框架由 Handler 、MessageQueue、Looper 和 ThreadLocal 等组成。Handler 是我们使用最多的一个类,主要负责发送和处理消息,MessageQueue 是一个队列,用来存储 Handler 发送来的消息,而 Looper 则是一个死循环。

Handler 的使用场景

由于 Android 系统不允许在主线程进行耗时任务,因此网络请求等一般都会开新的线程执行,然而,Android 中的控件不是线程安全的,因此 Android 系统要求只能在主线程中访问 UI 控件(当然如果你非要在子线程中访问,也是能运行的)。那么从子线程中得到的数据怎么返回到主线程给 UI 使用呢?答案很简单,大家都知道,可以使用 Handler 将数据返回到主线程。

但有时候你会发现,有些项目里面没有开启子线程,却在使用 Handler,这就是 Handler 的另一个使用场景:消息处理。如果你有一个个的任务需要排队处理,那么使用 Handler 是很合适的。

Handler 的创建

Handler 必须与一个 Looper 关联才能使用。怎么样关联呢?你可以手动传入一个 Looper 对象,让 Handler 关联你传入的 Handler。也可以什么都不传,这时候 Handler 会自己去找当前线程的 Looper,如果找到就万事大吉,如果当前线程没有 Looper,那么就会报错。

// 不传入 Looper,系统会自己去获取当前线程中的 Looper。
Handler handler = new Handler();

// 传入自定的 Looper。
Handler  handler = new Handler(Looper);

由于主线程(UI 线程)是唯一一个默认自带了 Looper 的线程,所以在主线程中你可以直接用上面第一种方式创建一个 Handler 对象而不用担心 Looper 的存在性问题。

另外有一点,在创建 Looper 的时候,系统会检查该线程是否已经有 Looper 对象了,如果已经有 Looper 对象了,你再塞一个进去,它就会报错,因此一个线程中最多只能有一个 Looper。所以在主线程中不能自己创建一个 Looper,但是你可以传入当前线程的 Looper 进去:

// 在主线程中,你还可以这么创建 Handler。虽然有点多余。
// 获取主线程的 Looper
Handler handler = new Handler(getMainLooper());

// 获取当前线程的 Looper
Handler handler = new Handler(Looper.myLooper());

再次强调:Handler 必须和 Looper 相关联才能使用。一个 Handler 只能关联一个 Looper,而且一旦关联上了,就不能更改。当然,一个 Looper 可以关联多个 Handler。

在子线程中创建 Handler

一般情况下,我们都是在主线程中创建 Handler,但是有时候也需要在子线程中处理消息队列。由于主线程是唯一一个自带了 Looper 的线程。因此在主线程中创建和使用 Handler 相对是比较简单的,也是最常见的。但是还有些情况是需要在子线程中创建一个消息队列的,在子线程中使用 Handler 需要提供一个 Looper,于是代码就应该像下面那样:

// 为异步消息处理框架准备一个线程
class LooperThread extends Thread 
    public Handler mHandler;
    public void run() 
        // 准备一个 Looper
        Looper.prepare();
        // Handler 对象会和该线程的 Looper 关联起来。
        mHandler = new Handler() 
            public void handlerMessage(Message msg) 
                // 在这里处理传入的消息
            
        ;
        // 使用该 Looper,启动一个循环的消息队列。
        Looper.loop();
    

这大概应该是一个固定的模板了。

使用 HandlerThread

可以使用 HandlerThread 来简化在子线程中创建 Handler 的流程。HalderThread 是一个自带了 Looper 的线程类,

public class MyHandlerThread extends HandlerThread 
    // 你只需要添加一个 Handler
    private Handler handler;
    public MyHandlerThread(String name) 
        super(name)
    

HandlerThread 也并不神秘,它只是帮你调用了 Looper.prepare() 方法和 Looper.loop() 方法而已。也就是说如果你一个类继承了 ThreadHandler,你可以像在主线程那样使用 Handler。

发送和处理消息

准备好 Handler 的环境后,就可以使用 Handler 来发送和处理消息了。处理消息是在 Handler 的 handleMessage() 方法中进行 的,而发送消息有两种方法:发送一个 Message 对象,和投递一个 Runnable 对象。下面分别介绍这两类方法。

发送 Message 对象

Message 对象可以包含一些简单的数据,并且可以通过 Handler 进行发送和处理。Message 对象可以通过 Message.what(int) 方法中的 int 参数来标志该对象。Message 对象使用两个 int 类型的字段来存储需要发送的信息,也可以使用一个 Object 类型的对象来存储一个简单对象的信息。

  • Message.what:标识一个 Message 对象。
  • Message.arg1:需要传递的 int 类型的数据。
  • Message.arg2:需要传递的 int 类型的数据。
  • Message.obj:存储任意数据类型(Object)的对象。

怎么创建一个 Message 对象呢?你当然可以使用 Message msg = new Message() 方法来创建一个 Message 对象,但是不建议这么做。因为我们有更高效的方法来获得 Message 对象:使用 Message msg = MMessage.obtain()Handler.obtainMessage() 来获取一个 Message。这个 Message 对象被 Handler 发送到 MessageQueue 之后,并不会被销毁,可以重复利用,因此比使用 new 方法来创建一个 Message 对象效率更高。

当你需要将消息传递到一个后台线程时,建议使用 Handler.obtainMessage 来创建一个 Message 对象:

int what = 0;
String hello = "Hello!";
// 获取一个和后台线程关联的 Message 对象
Message msg = mHandler.obtainMessage(what, hello);
// 发送一个消息到后台线程。
mHandler.sendMessage(msg);

根据使用场景不同,Android 系统提供了几种常用的封装:

  • Handler.sendMessage( Message msg ):在 MessageQueue 中添加一个 Message 对象。
  • Handler.sendMessageAtFrontOfQueue( Message msg ):添加一个 Message 对象到 MessageQueue 的前面。
  • Handler.sendMessageAtTime ( Message msg, long timeInMills ):在指定的时间发送一个 Message 对象。
  • Handler.sendMessageDelayed( Message msg, long timeInMillis ):在指定的时间之后,发送 Message 对象。

当然,还有很多处理 Message 消息的方法,比如你想取消一个 Message 的发送,可以调用 handler.removeMessages(int what); 方法。其他的方法可以自行查阅 API 文档。

发送完一个消息后,怎么处理发送的消息任务呢?在我们创建 Handler 对象的时候,可以实现它的 handleMessage() 方法,在这个方法里面处理 handler 发送的 Message 对象:

private Handler mHandler = new Handler() 
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) 
        super.handleMessage(msg);
        // 根据 msg.what 字段的标志处理不同的消息 
        // 如果 Message 比较简单,你也可以不使用 msg.what 来作为区分。
        switch (msg.what) 
            ......
        
    
;

投递一个 Runnable 对象

使用 Handler 发送任务的另一个方法就是投递一个 Runnable 对象(“投递”一词,主要是翻译 post() 方法)。创建一个 Runnable 对象必须要实现 run() 方法,因此,我们需要投递执行的任务就要写在 run() 方法中,而不用像处理 Message 对象一样,在 handleMessage() 方法里面实现。

// 声明一个 Runnable
Runnable r = new Runnable() 
    @Override
    public void run() 
        // 任务的具体内容
    

在 Handler 中,有多种方式投递一个 Runnable 对象:

  • Handler.post(Runnable r):在 MessageQueue 中添加一个 Runnable 对象。
  • Handler.postAtFrontOfQueue:在 MessageQueue 的头部添加一个 Runnable 对象。
  • Handler.postAtTime(Runnable r, long timeMillis):在指定的时间将 Runnable 对象添加到 MessageQueue 中。
  • Handler.postDelay(Runnable r, long delay):经过了指定的时间后,将 Runnable 对象添加到 MessageQueue 中。
// 投递一个 Runnable 对象
Handler handler = new Handler();
handler.post(
    new Runnable() 
        @Override
        public void run() 
            // 任务的具体内容
        
    );

当然,你也可以使用 Activity.runOnUiThread() 来投递一个 Runnable 对象。

Activity.runOnUiThread (
    new Runnable() 
        @Override
        public void run() 
            // 任务的具体内容
        
    );

该方法如果是在主线程上调用的,那么会立即执行。如果是在其他线程上使用的,那么就会将该 Runnable 对象投递到主线程的消息队列中去。

甚至,你会发现在 View 对象中,也可以调用 post() 方法和 postDelay() 方法!比如你可以在 Activity 的 onCreate() 方法里面调用 view.post() 来获取控件的大小:

mTextView.post(new Runnable() 
    @Override
    public void run() 
        mTextView.getHeight();    
    
);

比如你也可以使用 view.postDelay() 方法来防止控件的连续点击:

 mButton.setEnabled(false);
 mButton.postDelayed(new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
               mButton.setEnabled(true); 
            
        ,300);

至于为什么在 onCreate() 方法里面调用 view.post() 方法可以获取控件大小,虽然和 Handler 及消息队列相关,但比较复杂,给个链接地址,自己去看:Android应用启动优化:一种DelayLoad的实现和原理(下篇)

有一点需要记住,Runnable 对象和 Message 对象不同,Runnable 对象不能重复使用。

两种方法的区别

那么,为什么 Android 系统会提供两种方法来发送消息任务呢?这当然和使用场景相关了,根据不同的使用场景,这两种方法还是有区别的。当然,在平常的使用过程中或许你不会考虑这么多,因为在具体的使用场景中,你很可能“不经意”地就将两种方法的使用场景给区别开了:

  • 当发送者知道如何处理消息的话,使用 Handler.post() 方法。发送者直接在 run() 方法中处理任务。
  • 当接收者知道如何处理消息的话,使用 Handler.sendMessage() 方法。发送者将 Message 对象发射出去后,handler (接收者)调用 handleMessage() 方法处理任务。

实例:倒计时

下面,我们用 Handler 来实现倒计时功能。先来分析一下倒计时的相关功能需求:

  • 需要知道总时间和每一步的间隔时间。
  • 每次到了间隔时间就回调通知,总时间结束后也要回调通知。

根据这个需求,我们可以大致猜想一下如何实现:

  • 需要提供两个构造参数的构造方法,一个是总时间,一个是间隔时间。
  • 需要提供两个抽象方法供子类实现,一个是每次到了间隔时间的回调通知,另一个是总时间结束后的回调通知。

有了这个思路,实现就很简单了,下面直接给出代码:

public abstract class Timer 

    private long mMillisInFuture;
    private long mCountdownInterval;
    private long mStopTimeInFuture;
    private Handler mHandler = new Handler() 
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) 
            // 计算剩余时间
            long millisLeft = mStopTimeInFuture - SystemClock.elapsedRealtime();
            if (millisLeft <= 0) 
                // 如果剩余时间小于或等于 0, 则回调 onFinish() 方法。
                onFinish();
             else if (millisLeft < mCountdownInterval) 
                // 当剩余时间小于一次间隔时间时,不回调 onTick() 方法,直接等到最后再发送
                sendMessageDelayed(obtainMessage(), millisLeft);
             else 
                // 回调 onTick() 方法,并在一次间隔时间后再次发送消息。
                onTick(millisLeft);
                sendMessageDelayed(obtainMessage(), mCountdownInterval);
            
        
    ;

    public Timer(long millisInFuture, long countdownInterval) 
        mMillisInFuture = millisInFuture;
        mCountdownInterval = countdownInterval;
    

    /**
     * 调用 start() 方法以启动倒计时
     * @return
     */
    public Timer start() 
        if (mMillisInFuture < 0) 
            onFinish();
            return this;
        
        // 获取倒计时完成的系统时间
        mStopTimeInFuture = SystemClock.elapsedRealtime() + mMillisInFuture;
        // 发送第一个消息
        mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage());
        return this;
    

    /**
     * 每经过一次间隔时间就回调一次 onTick 方法
     * @param millionLeft   剩余时间
     */
    abstract void onTick(long millionLeft);

    /**
     * 倒计时完成后,回调 onFinish() 方法
     */
    abstract void onFinish();

其实上面的代码是 Android 系统中 CountDownTimer 类的简化版,CountDownTimer 增加了线程安全机制并处理了一些特殊情况,有兴趣的朋友可以自行查阅。

以上是关于Handler与异步消息处理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Handler与异步消息的源码解析

Handler与异步消息的源码解析

Android之Handler(异步消息处理)机制

Handler Looper Message异步消息处理线程机制( hander消息机制原理)

Android消息处理机制(Handler 与Message)---01

异步消息处理机制