Android中Handle详解

Posted 2020-07-03 ABO

网上发现一片总结很好的就copy过来；

Handler有何作用？如何使用？

一 、Handler作用和概念 

    包含线程队列和消息队列，实现异步的消息处理机制，跟web开发的ajax有异曲同工之妙。

    1.运行在某个线程上，共享线程的消息队列；

    2.接收消息、调度消息，派发消息和处理消息；

    3.实现消息的异步处理；

    Handler能让你发送和处理消息以及Runnable对象；每个Handler对象对应一个Thread和Thread的消息队列。当你创建一个Handler时，它就和Thread的消息队列绑定在一起，然后就可以传递消息和runnable对象到消息队列中，执行消息后就从消息队列中退出。

    Handler的作用就是：调度消息和runnable对象去被执行；使动作在不同的线程中被执行。

    当一个应用程序中进程被创建时，它的主线程专门运行消息队列（messageQueue），去管理顶层的应用程序相关的对象如：activity，broadcastReceiver，windows等，你可以创建你的Thread，和主线程进行交互——通过Handler，交互的方法就是通过post或者sendMessage。 

   但是在你的新线程中，给定的Message或者Runnable，会在适当的时候的被调度和处理（即不会被立即处理——阻塞式）。实际上就是建立消息处理模型/系统。要学习Handler，看到肯定是和消息有关，可能还是需要先熟悉一下消息系统的构成和简单原理。 

   下面就先学习一下消息系统的基本原理。

二、消息系统的基本原理和构成

从一般的消息系统模型的建立大致构成以下几个部分：

 1.消息原型 2.消息队列 3.发送消息 4.消息循环 5.消息获取 6.消息派发 7.消息处理

大致模型图如下：

  消息系统模型一般会包括以上七个部分（ 消息原型，消息队列，消息发送，消息循环， 消息获取，消息派发，消息处理 ）。实际上的核心是消息队列和消息循环 ，其余部分都是围绕这两部分进行的。从前面文档的分析中我们知道Handler就是用来建立消息处理 的系统模型，那么和这里基本消息系统模型相比，那么Handler又是如何囊括这七个部分的呢？

 android中对这六个部分进行了抽象成四个独立的部分（ 消息循环 ）：Handler，Message，MessageQueue，Looper；

• Message就是 消息原型，包含消息描述和数据，
• MessageQueue就是 消息队列 ，
• Looper完成 消息循环
• Handler就是 驾驭整个消息系统模型，统领Message，MessgeQueue和Looper ；

 Handler能够实现消息系统模型，那么具体是如何进行工作的呢，下面探究一下这其中工作的方法和原理。

三、 Handler工作原理分析

  要了解Handler工作原理，先看一下这个系统模型具体组成的层次结构框架是个什么样的。

 1.Looper：

   实现Thread的消息循环和消息派发，缺省情况下Thread是没有这个消息循环的既没有Looper；

   需要主动去创建，然后启动Looper的消息循环loop；与外部的交互通过Handler进行；

 2.MessageQueue：

   消息队列，由Looper所持有，但是消息的添加是通过Handler进行；

  消息循环和消息队列都是属于Thread，而Handler本身并不具有Looper和MessageQueue；

  但是消息系统的建立和交互，是Thread将Looper和MessageQueue交给某个Handler维护建立消息系统模型。所以消息系统模型的核心就是Looper。消息循环和消息队列都是由Looper建立的，而建立Handler的关键就是这个Looper。

  一个Thread同时可以对应多个Handler，一个Handler同时只能属于一个Thread。Handler属于哪个Thread取决于Handler在那个Thread中建立。在一个Thread中Looper也是唯一的，一个Thread对应一个Looper，建立Handler的Looper来自哪个Thread，Handler属于哪个Thread。故建立Thread消息系统，就是将Thread的Looper交给Handler去打理，实现消息系统模型，完成消息的异步处理。Handler与Thread及Looper的关系可以用下面图来表示：

 

  Handler并不等于Thread，必须通过Thread的Looper及其MessageQueue， 用来实现Thread消息系统模型，依附于Thread上。

  在线程建立Handler时：

  使Handler满足消息系统需要的条件，将Thread中的Looper和MessageQueue交给Handler来负责维护。

  在线程中建立Handler，需要做以下工作：

   1.  获取Thread中的Looper交给Handler的成员变量引用维护；

   2.  通过Looper获取MessageQueue交给Handler的成员变量引用维护。

那么消息系统模型建立完成之后，按照消息系统运行， 从Handler来看就是发送消息派发消息，与此线程消息系统的交互都由Handler完成。

  消息发送和派发接口：

  1.   post （runnable）消息，Runnable是消息回调，经过消息循环引发消息回调函数执行；

  2.   sendMessage （Message）消息，经过消息循环派发消息处理函数中处理消息；

  3.   dispatchMessage   派发消息，若是post或带有回调函数则执行回调函数，否则执行消息处理函数Handler的handleMessage（通常派生类重写）。

  以上就是Handler如何实现Thread消息系统模型的大致介绍。 下面将具体分析是如何实现消息系统模型运行的。

四、 Handler实现流程分析

    我们知道Handler就是一个消息系统的外壳，属于某个Thread并包装了Thread的Looper 及其MessageQueue；与外部进行交互（同一个线程内或者线程之间），接收派发和处理消息， 消息系统模型的核心是Looper。

    下面看看Handler是如何建立跑起来的，以msg消息为例，runnable实质是一样。

    1 Handler的建立

       Handler唯一属于某个Thread，在某个Thread中建立Handler时，需要获取Thread的Looper及其MessageQueue，建立Handler关键是Looper的来源。Handler提供了好几个构造函数但其本质一致： 由外部传入Looper： 当前线程或其他线程。

　public Handler(Looper looper) {
　　　　　　　　//初始化构建消息系统参数
              mLooper = looper;
              mQueue = looper.mQueue;
              mCallback = null;
　　}  

  从当前线程获取： 由创建Handler的Thread决定。

public Handler() {
　//初始化构建消息系统参数
  mLooper = Looper.myLooper();
  mQueue = mLooper.mQueue;
  mCallback = null;
　　}
public static Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
   }

不管哪种方式，我们知道 Thread在默认情况下是没有建立消息循环Looper实例的。要实现消息循环必须确保Thread的Looper建立。如何确保呢？
Looper提供了静态函数：

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

  sThreadLocal.set(new Looper());
}

//存储线程的局部变量
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

看到这里刚开始让我很是奇怪和迷惑：Looper一个独立的类，又不属于某个Thread， 而这里创建Looper的函数又是静态的，属于整个Looper类；创建Looper之后交给静态成员 变量sThreadLocal保存，获取sThreadLocal.get()，那么一个静态变量属于整个类，属性 更改始终有效。一次创建之后sThreadLocal.get()永远都不等于null！而Thread和Looper是唯一对应的，那这里岂不是所有的Thread都是用同一个Looper，不可能！ 所以肯定这个ThreadLocal是有玄机的。网上一查：ThreadLocal：维护线程的变量，为每个使用该变量的线程实例提供独立的变量副本，每个线程都能够独立使用该变量， 而互不影响。 （详细可参考：http://blog.csdn.net/qjyong/article/details/2158097 ）所以每一个线程调用Looper.prepare时，都会创建为其唯一的Looper。 要建立Handler，需要先创建线程的Looper，才能建立消息系统模型。通过Looper我们建立了 Thread上的消息系统模型Handler，可以来进行消息系统的一系列流程了。

   2 消息发送

消息发送两种方式： post和sendMessage；post： 针对runnable对象； Runnable是一个接口，就是一个回调函数（提供了run方法）sendMessage：针对Message对象；

下面通过代码具体看一下这个过程：

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

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

看到post和sendMessage发送消息时，仅仅是对象不同而已，Runnable和Message； 但实际上都是Message的形式来描述。这跟我通常理解的消息机制不同：通常post消息是将消息加入到消息队列中并不立即执行就返回， send消息是立即执行等待消息执行完才返回。 而这里post或者send都是将消息放入到消息队列中，然后立即返回，等待消息循环时获取消息被执行。这里提供了众多的消息发送方法来指定消息的执行时间和顺序，具体可以查看源代码。消息执行顺序是根据消息队列中消息的排列顺序而定。 下面看一下发送消息后将消息加入到消息队列中的代码：由Handler调用MessageQueue的enqueueMessage方法：

　final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    Message p = mMessages;
    if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
       msg.next = p;
       mMessages = msg;
    }
    else {
      Message prev = null;
      while (p != null && p.when <= when) {
        prev = p;
        p = p.next;
      }
      msg.next = prev.next;
      prev.next = msg;
    }
    ……
　　}

可以看到是按照时间顺序将消息加入到MessageQueue中;现在将消息加入到消息队列中存储起来，消息并未得到处理，下一步必然是如何派发消息和处理消息。

   3 消息派发

建立Thread消息循环由Looper完成，存在一个消息调度死循环： 　

public static void loop() {
  MessageQueue queue = me.mQueue;
  while (true) {
    Message msg = queue.next(); // might block
    if (msg != null) {
      if (msg.target == null) {
        // No target is a magic identifier for the quit message.
        return;
      }

      //派发消息 到target（Handler）
　　　　　　　　　　　　msg.target.dispatchMessage(msg);

　　　　　　　　　　　　//回收Msg到msgPool
      msg.recycle();
    }
  }
　　}

这里看到消息派发是由Message的target完成，这个target是什么呢？是一个Handler。 消息系统是通过Handler用来与外部交互，把消息派发出去。可以看到没有这个Handler，消息循环将结束。消息派发由Looper通过Handler完成：

 //首先判断runnable对象
  if (msg.callback != null) {
    handleCallback(msg);
  }
  else {
    //整个消息系统的回调函数 可以不用实现自己Handler
    if (mCallback != null) {
      if (mCallback.handleMessage(msg)) {
        return;
      }
    }
    //消息处理 通常交给Handler派生类
    handleMessage(msg);
  }
　　}

通过消息派发，这样就实现消息的异步处理。

   4 消息原型

public final class Message implements Parcelable {
  　　//标识消息
  　　public int what;
  　　int flags;
  　　long when;
  　　//传递简单数据
      public int arg1;
  　　public int arg2;
  　　//传递较复杂数据 对象
  　　public Object obj;
  　　Bundle data;
  　　//处理消息的目标Handler
  　　Handler target;   
  　　//消息派发时 执行的Runnable对象
  　　Runnable callback;  
  　　//使消息形成链表
  　　Message next;
  　　//建立一个消息pool，回收msg，以避免重复创建节约开销
  　　private static Message sPool;
  　　private static int sPoolSize = 0;
  　　private static final int MAX_POOL_SIZE = 10;
　　}  

看到提供了很丰富的属性来描述消息，针对具体问题选择使用那些属性去怎么样描述消息了。 获取新的Message对象时，Message提供了obtain方法：避免我们自己去分配Message新的对象， 通过obtain获取，可能从MessagePool中获取，节约开销。下面看一下这个MessagePool是如何建立的：通常消息处理完毕的时候，消息也基本上处于无用状态可以释放回收了。对于需要频繁的创建释放的对象来说， 创建和释放类实例都是要开销的，太频繁的使开销增大不好，像Message这种很有可能会频繁的创建。 于是我们可以将创建的对象用完之后保存在一个 Pool 里面，以便再重复利用节约频繁创建释放开销。 是如何建立的呢？必然是在消息处理完毕之后才能进行。

MessagePool建立：

public static void loop() {
       while (true) {
  //派发消息
  msg.target.dispatchMessage(msg);

  //消息处理完毕 回收
　　　　　　　　msg.recycle();
　　　　}
}     

public void recycle() {
       //回收Message 建立全局的MessagePool
       if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
           next = sPool;
           sPool = this;
           sPoolSize++;
       }
}

 

五 Handler的应用

以上这就是整个Handler作用及消息系统模型的建立。使用也非常简单，虽然有很多方式，但只要理解Handler是建立在Looper上，实现Thread的 消息系统处理模型，实现消息异步处理，我想对与Handler基本应用上没有什么不能理解的了。 其他方面可以去看源码了。Handler使用起来是非常简单的，关键就是如何利用消息的异步处理，来合理的完成我们 需要功能和任务。 对于一个Thread，我们使用好几个Handler来进行异步处理，也可以创建新 的Thread， 通过Handler来实现消息异步处理等等，应用场景很多如何用的好用的合理，这就没什么经验了。