handler机制学习总结

Posted 2021-06-29 AC_Jobim

handler机制学习总结

• 一、Handler介绍
• 二、Handler的使用
• 三、源码分析
• • 3.1 创建循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue）
  • 3.2 创建消息对象
  • 3.3 发送消息
  • 3.4 取出处理消息

一、Handler介绍

1. Handler的作用
   在多线程的应用场景中，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到 UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理

2. Looper、MessageQueue、Message、Handler的关系

   • Looper
     每一个线程只有一个Looper，每个线程在初始化Looper之后，然后Looper会维护好该线程的消息队列，用来存放Handler发送的Message，并处理消息队列出队的Message。它的特点是它跟它的线程是绑定的，处理消息也是在Looper所在的线程去处理，所以当我们在主线程创建Handler时，它就会跟主线程唯一的Looper绑定，从而我们使用Handler在子线程发消息时，最终也是在主线程处理，达到了异步的效果。

     那么就会有人问，为什么我们使用Handler的时候从来都不需要创建Looper呢？这是因为在主线程中，ActivityThread默认会把Looper初始化好，prepare以后，当前线程就会变成一个Looper线程。

   • MessageQueue
     MessageQueue是一个消息队列，用来存放Handler发送的消息。每个线程最多只有一个MessageQueue。MessageQueue通常都是由Looper来管理，而主线程创建时，会创建一个默认的Looper对象，而Looper对象的创建，将自动创建一个MessageQueue。其他非主线程，不会自动创建Looper。

   • Message
     消息对象，就是MessageQueue里面存放的对象，一个MessageQueue可以包括多个Message。当我们需要发送一个Message时，一般使用Message.obtain()来获取Message实例，因为在Message类里面定义了一个消息池，当消息池里存在未使用的消息时，便返回，如果没有未使用的消息，则通过new的方式创建返回，所以使用Message.obtain()的方式来获取实例可以大大减少当有大量Message对象而产生的垃圾回收问题。

   总结：

   当我们的子线程想修改Activity中的UI组件时,我们可以新建一个Handler对象,通过这个对象向主线程发送信息;而我们发送的信息会先到主线程的MessageQueue进行等待,由Looper按先入先出顺序取出,再根据message对象的what属性分发给对应的Handler进行处理！

二、Handler的使用

使用Handler发送消息主要有两种，Handler.sendMessage（）和Handler.post（）

Handler的相关方法：

• void handleMessage(Message msg):处理消息的方法,通常是用于被重写!
• sendEmptyMessage(int what):发送空消息
• sendEmptyMessageDelayed(int what,long delayMillis):指定延时多少毫秒后发送空信息
• sendMessage(Message msg):立即发送信息
• sendMessageDelayed(Message msg):指定延时多少毫秒后发送信息
• 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 如果是参数为(int what,Object object):除了判断what属性,还需要判断Object属性是否为指定对象的消息
• removeMessages(int what):移除还未处理的消息，即延迟消息

使用Handler的一般步骤：（以sendMessage()为例）

1. 创建Handler成员变量对象，并重写其handlerMessage()方法
2. 在分/主线程创建Message对象
3. 使用handler对象发送Message
4. 在handleMessage()中处理消息

//1. 创建Handler成员变量对象, 并重写其handleMessage()
private Handler handler = new Handler() {
   @Override
   public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
      if(msg.what == 1){
         //4. 在handleMessage()中处理消息
         String result = (String) msg.obj;
         et_handler1_result.setText(result);
         pb_handler1_loading.setVisibility(View.INVISIBLE);
      }
   }
};

public void getSubmit2(View v) {
   //显示提示视图(ProgressDialog/ProgressBar)
   pb_handler1_loading.setVisibility(View.VISIBLE);
   //2.分线程, 联网请求, 并得到响应数据
   new Thread(){
      @Override
      public void run() {
         String path = "https://www.bing.com/";
         try {
            String result = requestToString(path);
            //3.主/分 线程，使用handler对象发送Message
            //在 分/主 线程创建Message对象
            Message message = Message.obtain();
            message.what = 1;//标识
            message.obj = result;
            //使用handler对象发送Message
            handler.sendMessage(message);

         } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }.start();
}

• 使用post()方法发送消息也类似，只是不在handleMessage()中进行消息的处理，而是处理时通过调用post()方法传入Runnable对象的run()方法

  public void getSubmit3(View view) {
     //主线程, 显示提示视图(ProgressDialog/ProgressBar)
     pb_handler1_loading.setVisibility(View.VISIBLE);
     //2.分线程, 联网请求, 并得到响应数据
     Handler handler = new Handler();
     new Thread(){
        @Override
        public void run() {
           String path = "https://www.bing.com/";
           try {
              String result = requestToString(path);
              //3.在工作线程中 发送消息到消息队列中
              handler.post(new Runnable() {
                 @Override
                 public void run() {
                    //4.执行需要的UI操作
                    et_handler1_result.setText(result);
                    pb_handler1_loading.setVisibility(View.INVISIBLE);
                 }
              });
           } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
           }
        }
     }.start();
  }
  

三、源码分析

原理图：

3.1 创建循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue）

• 创建Looper对象主要通过方法：Looper.prepareMainLooper()、Looper.prepare();
• 创建消息队列对象(MessageQueue)方法：创建Looper对象时则会自动创建。

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

//Looper的构造方法
private Looper(boolean 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）
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

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

/**
 * 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
 */
public static void prepareMainLooper() {
  	//调用prepare()方法
    prepare(false);
    synchronized (Looper.class) {
      if (sMainLooper != null) {
        throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
      }
      sMainLooper = myLooper();
    }
}

/**
 * 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

}

总结：

• 创建主线程时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）；而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

1. 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
2. 在子线程若不手动创建Looper对象 则无法生成Handler对象

• 根据Handler的作用（在主线程更新UI），故Handler实例的创建场景 主要在主线程
• 生成Looper & MessageQueue对象后，则会自动进入消息循环：Looper.loop（），即又是另外一个隐式操作。

3.2 创建消息对象

/**
 * 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();
}

3.3 发送消息

发送消息有send和post的方式：

// 发送消息
Handler handelr = new Handler();
// 发送方式一
handler.sendMessage(msg); // 或者handler.sendEmptyMessage(what);
// 发送方式二
handler.postXXX(runnable);

handler.sendXXX()和handler.postXXX()最终都会调用到sendMessageDelayed()方法。

public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
    if (delayMillis < 0) {
    	delayMillis = 0;
    }
    // 注意sendMessageAtTime方法的第二个参数，当前时间加上延时时间
    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

然后调用了sendMessageAtTime方法

public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
  	// 这里拿到的MessageQueue其实就是创建时的MessageQueue，默认情况是当前线程的Looper对象的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;
    }
  	//将消息添加到消息队列
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); // uptimeMillis = SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis
}

又调用了enqueueMessage()方法

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
                               long uptimeMillis) {
    //保存发送消息的handler对象
    msg.target = this;
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    //调用消息队列保存消息对象
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

然后又调用了MessageQueue的enqueueMessage()方法：调用消息队列保存消息对象

   boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        // 一个Message，只能发送一次
        if (msg.isInUse()) {
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                        msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);
                msg.recycle();
                return false;
            }
            // 标记Message已经使用了
            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            // 得到当前消息队列的头部
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            // 我们这里when为0，表示立即处理的消息
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // 把消息插入到消息队列的头部
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // 根据需要把消息插入到消息队列的合适位置，通常是调用xxxDelay方法，延时发送消息
                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;
                    }
                }
                // 把消息插入到合适位置
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

            // 如果队列阻塞了，则唤醒
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

        首先，判断了Message是否已经使用过了，如果使用过，则直接抛出异常，这是可以理解的，如果MessageQueue中已经存在一个Message，但是还没有得到处理，这时候如果再发送一次该Message，可能会导致处理前一个Message时，出现问题。
        然后，会判断when，它是表示延迟的时间，我们这里没有延时，所以为0，满足if条件。把消息插入到消息队列的头部。如果when不为0，则需要把消息加入到消息队列的合适位置。
        最后会去判断当前线程是否已经阻塞了，如果阻塞了，则需要调用本地方法去唤醒它。

再看一下post系列方法：

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

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
  // 构造一个Message，并让其callback执行传来的Runnable
  Message m = Message.obtain();
  m.callback = r;
  return m;
}

可以看到：post方法只是先调用了getPostMessage方法，将Runnable封装到一个Message，然后就调用了sendMessageDelayed

总结：发送消息就是把Message加入到Handler中的MessageQueue中去

3.4 取出处理消息

此处主要分析的是Looper类中的loop（）方法

/** 
  * 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

            // 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

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

调用MessageQueue的next()方法，从消息队列中获取消息

/**
 * 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

调用handler的dispatchMessage()方法，派发消息到对应的Handler实例

/**
 * 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&#x
以上是关于handler机制学习总结的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
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