Android消息機制Handler深入理解

Posted on by

概述

Handler是Android消息機制的上層接口。通過它可以輕松地將一個任務切換到Handler所在的線程中去執行。通常情況下，Handler的使用場景就是更新UI。

Handler的使用

在子線程中，進行耗時操作，執行完操作後，發送消息，通知主線程更新UI。

public class Activity extends android.app.Activity {
	private Handler mHandler = new Handler(){
		@Override        
		        public void handleMessage(Message msg) {
			super.handleMessage(msg);
			// 更新UI
		}
	}
	;
	@Override    
	public void onCreate(Bundle savedInstanceState, PersistableBundle persistentState) {
		super.onCreate(savedInstanceState, persistentState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		new Thread(new Runnable() {
			@Override            
			             public void run() {
				// 執行耗時任務                ...                
				// 任務執行完後，通知Handler更新UI                
				Message message = Message.obtain();
				message.what = 1;
				mHandler.sendMessage(message);
			}
		}
		).start();
	}
}

Handler架構

Handler消息機制主要包括：MessageQueue、Handler、Looper這三大部分，以及Message。

  • Message：需要傳遞的消息，可以傳遞數據；
  • MessageQueue：消息隊列，但是它的內部實現並不是用的隊列，而是通過單鏈表的數據結構來維護消息列表，因為單鏈表在插入和刪除上比較有優勢。主要功能是向消息池投遞消息（ MessageQueue.enqueueMessage）和取走消息池的消息（ MessageQueue.next）。
  • Handler：消息輔助類，主要功能是向消息池發送各種消息事件（ Handler.sendMessage）和處理相應消息事件（ Handler.handleMessage）；
  • Looper：消息控制器，不斷循環執行（ Looper.loop），從MessageQueue中讀取消息，按分發機制將消息分發給目標處理者。

從上面的類圖可以看出：

  • Looper有一個MessageQueue消息隊列；
  • MessageQueue有一組待處理的Message；
  • Message中記錄發送和處理消息的Handler；
  • Handler中有Looper和MessageQueue。

MessageQueue、Handler和Looper三者之間的關系： 每個線程中隻能存在一個Looper，Looper是保存在ThreadLocal中的。 主線程（UI線程）已經創建瞭一個Looper，所以在主線程中不需要再創建Looper，但是在其他線程中需要創建Looper。 每個線程中可以有多個Handler，即一個Looper可以處理來自多個Handler的消息。 Looper中維護一個MessageQueue，來維護消息隊列，消息隊列中的Message可以來自不同的Handler。

Handler的運行流程

在子線程執行完耗時操作，當Handler發送消息時，將會調用 MessageQueue.enqueueMessage，向消息隊列中添加消息。 當通過 Looper.loop開啟循環後，會不斷地從消息池中讀取消息，即調用 MessageQueue.next， 然後調用目標Handler（即發送該消息的Handler）的 dispatchMessage方法傳遞消息， 然後返回到Handler所在線程，目標Handler收到消息，調用 handleMessage方法，接收消息，處理消息。

源碼分析

在子線程創建Handler

class LooperThread extends Thread {
	public Handler mHandler;
	public void run() {
		Looper.prepare();
		mHandler = new Handler() {
			public void handleMessage(Message msg) {
				// process incoming messages here
			}
		}
		;
		Looper.loop();
	}
}

從上面可以看出，在子線程中創建Handler之前，要調用 Looper.prepare()方法，Handler創建後，還要調用 Looper.loop()方法。而前面我們在主線程創建Handler卻不要這兩個步驟，因為系統幫我們做瞭。

主線程的Looper

在ActivityThread的main方法，會調用 Looper.prepareMainLooper()來初始化Looper，並調用 Looper.loop()方法來開啟循環。

public final class ActivityThread extends ClientTransactionHandler {
	// ...    
	public static void main(String[] args) {
		// ...        
		Looper.prepareMainLooper();
		// ...        
		Looper.loop();
	}
}

Looper

從上可知，要使用Handler，必須先創建一個Looper。

初始化Looper：

public final class Looper {
	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));
	}
	public static void prepareMainLooper() {
		prepare(false);
		synchronized (Looper.class) {
			if (sMainLooper != null) {
				throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
			}
			sMainLooper = myLooper();
		}
	}
	private Looper(Boolean quitAllowed) {
		mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
		mThread = Thread.currentThread();
	}
	// ...
}

從上可以看出，不能重復創建Looper，每個線程隻能創建一個。創建Looper，並保存在 ThreadLocal。其中ThreadLocal是線程本地存儲區（Thread Local Storage，簡稱TLS），每個線程都有自己的私有的本地存儲區域，不同線程之間彼此不能訪問對方的TLS區域。

開啟Looper

public final class Looper {
	// ...    
	public static void loop() {
		// 獲取TLS存儲的Looper對象        
		final Looper me = myLooper();
		if (me == null) {
			throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
		}
		final MessageQueue queue = me.mQueue;
		// 進入loop主循環方法        
		for (;;) {
			Message msg = queue.next();
			// 可能會阻塞，因為next()方法可能會無線循環            
			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            
			final Printer logging = me.mLogging;
			if (logging != null) {
				logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +                        
				                                msg.callback + ": " + msg.what);
			}
			// ...            
			final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
			final long dispatchEnd;
			try {
				// 獲取msg的目標Handler，然後分發Message                
				msg.target.dispatchMessage(msg);
				dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
			}
			finally {
				if (traceTag != 0) {
					Trace.traceEnd(traceTag);
				}
			}
			// ...            
			msg.recycleUnchecked();
		}
	}
}

Handler

創建Handler：

public class Handler {
	// ...    
	public Handler() {
		this(null, false);
	}
	public Handler(Callback callback, Boolean async) {
		// ...        
		// 必須先執行Looper.prepare()，才能獲取Looper對象，否則為null        
		mLooper = Looper.myLooper();
		if (mLooper == null) {
			throw new RuntimeException(                
			      "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()                        
			      + " that has not called Looper.prepare()");
		}
		mQueue = mLooper.mQueue;
		// 消息隊列，來自Looper對象        
		mCallback = callback;
		// 回調方法        
		mAsynchronous = async;
		// 設置消息是否為異步處理方式
	}
}

發送消息：

子線程通過Handler的post()方法或send()方法發送消息，最終都是調用 sendMessageAtTime()方法。

post方法：

public final Boolean post(Runnable r){
	return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
public final Boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis){
	return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);
}
public final Boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis){
	return sendMessageAtTime(getPostMessage(r, token), uptimeMillis);
}
public final Boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis){
	return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
	Message m = Message.obtain();
	m.callback = r;
	return m;
}

send方法：

public final Boolean sendMessage(Message msg){
	return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final Boolean sendEmptyMessage(int what){
	return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final Boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
	Message msg = Message.obtain();
	msg.what = what;
	return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final Boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {
	Message msg = Message.obtain();
	msg.what = what;
	return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
}
public final Boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){
	if (delayMillis < 0) {
		delayMillis = 0;
	}
	return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
sendMessageAtTime()
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);
}
private Boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
	msg.target = this;
	if (mAsynchronous) {
		msg.setAsynchronous(true);
	}
	return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

分發消息

在loop()方法中，獲取到下一條消息後，執行 msg.target.dispatchMessage(msg)，來分發消息到目標Handler。

public class Handler {
	// ...    
	public void dispatchMessage(Message msg) {
		if (msg.callback != null) {
			// 當Message存在回調方法，調用該回調方法            
			handleCallback(msg);
		} else {
			if (mCallback != null) {
				// 當Handler存在Callback成員變量時，回調其handleMessage()方法                
				if (mCallback.handleMessage(msg)) {
					return;
				}
			}
			// Handler自身的回調方法            
			handleMessage(msg);
		}
	}
	private static void handleCallback(Message message) {
		message.callback.run();
	}
}

總結

到此這篇關於深入理解Android消息機制Handler的文章就介紹到這瞭。希望對大傢的學習有所幫助，也希望大傢多多支持WalkonNet。

推薦閱讀：