深入理解之 Android Handler

2022-07-12 14:19:44

深入理解之 Android Handler

 

一，相关概念

在Android中如果通过用户界面（如button）来来启动线程，然后再线程中的执行代码将状态信息输出到用户界面（如文本框），这时候就会抛出以下的异常信息：

5-12 13:33:04.393: ERROR/JavaBinder(1029):android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException:Onlythe original thread that created a view hierarchy can touch its views.

该异常的意思是，只有最初创建视图层次结构的线程才能接触该结构中的视图，也就是说，不是最初创建界面的线程是不能接触界面元素的。那么，在不是创建界面的线程中，如何把内容输出到界面元素中呢？

对了，我们可以通过线程消息分发机制来实现。就应用程序而言，Android系统中Java的应用程序和其他系统上一样，都是依赖于消息驱动完成那些比较有难度的工作，它们的工作原理大致是分别有一个消息队列负责接收各种消息，一个消息循环可以不断从中取出消息然后做处理。先了解一下几个消息机制的常见名词概念：

  • Handler

消息的封装者和处理者，handler负责将需要传递的信息封装成Message，通过调用handler对象的obtainMessage()来实现；将消息传递给Looper，这是通过handler对象的sendMessage()来实现的。继而由Looper将Message放入MessageQueue中。当Looper对象看到MessageQueue中含有Message，就将其广播出去。该handler对象收到该消息后，调用相应的handler对象的handleMessage()方法对其进行处理。

  • Message

消息对象，Message Queue中的存放的对象。一个Message Queue中包含多个Message。Message实例对象的取得，通常使用Message类里的静态方法obtain(),该方法有多个重载版本可供选择；它的创建并不一定是直接创建一个新的实例，而是先从Message Pool(消息池)中看有没有可用的Message实例，存在则直接取出返回这个实例。如果Message Pool中没有可用的Message实例，则才用给定的参数创建一个Message对象。调用removeMessages()时，将Message从Message Queue中删除，同时放入到Message Pool中。除了上面这种方式，也可以通过Handler对象的obtainMessage()获取一个Message实例。

  • MessageQueue

是一种数据结构，见名知义，就是一个消息队列，存放消息的地方。每一个线程最多只可以拥有一个MessageQueue数据结构。创建一个线程的时候，并不会自动创建其MessageQueue。通常使用一个Looper对象对该线程的MessageQueue进行管理。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Message Queue。其他非主线程，不会自动创建Looper，要需要的时候，通过调用prepare函数来实现。

  • Looper

是MessageQueue的管理者。每一个MessageQueue都不能脱离Looper而存在，Looper对象的创建是通过prepare函数来实现的。同时每一个Looper对象和一个线程关联。通过调用Looper.myLooper()可以获得当前线程的Looper对象创建一个Looper对象时，会同时创建一个MessageQueue对象。除了主线程有默认的Looper，其他线程默认是没有MessageQueue对象的，所以，不能接受Message。如需要接受，自己定义一个Looper对象(通过prepare函数),这样该线程就有了自己的Looper对象和MessageQueue数据结构了。Looper从MessageQueue中取出Message然后，交由Handler的handleMessage进行处理。处理完成后，调用Message.recycle()将其放入Message Pool中。

二，Looper类分析

当需要向其他线程发消息时我们需要实例化Looper对象会有以下两步：

1，Looper.prepare()

我们可以看下源码：

  1. // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
  2. static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
  3. public static void prepare() {
  4. if (sThreadLocal.get() != null) {
  5. throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
  6. }
  7. // 构造一个Looper对象，保存到调用线程的局部变量中。
  8. sThreadLocal.set(new Looper());
  9. }

可以看出来，Looper.prepare()会在调用线程的局部变量中设置一个Looper对象。这个调用线程就是LooperThread的run线程。F3看一下Looper的构造方法：

  1. private Looper() {
  2. //构造一个消息队列
  3. mQueue = new MessageQueue();
  4. mRun = true;
  5. //获取当前线程的Thread对象
  6. mThread = Thread.currentThread();
  7. }

所以Looper.prepare()的作用是设置一个Looper对象保存在sThreadLocal里，而Looper自己内部封装了一个消息队列。就这样把Looper和调用线程关联在一起了。到底要干嘛，我们看Looper的第二步棋

2，Looper.loop()

  1. public static void loop() {
  2. //myLooper()将会返回保存在sThreadLocal中的Looper对象。
  3. Looper me = myLooper();
  4. if (me == null) {
  5. throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
  6. }
  7. //取出该Looper中的消息队列
  8. MessageQueue queue = me.mQueue;
  9. while (true) {
  10. //处理消息，Message对象中有一个target，它是Handle类型
  11. Message msg = queue.next(); // might block
  12. if (msg != null) {
  13. if (msg.target == null) {
  14. // No target is a magic identifier for the quit message.
  15. return;
  16. }
  17. msg.target.dispatchMessage(msg);
  18. msg.recycle();
  19. }
  20. }
  21. }
  22. /**
  23. * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
  24. * null if the calling thread is not associated with a Looper.
  25. */
  26. public static Looper myLooper() {
  27. return sThreadLocal.get();
  28. }

综上可以知道Looper类的作用是：

封装了一个消息队列；

Looper的prepare方法把这个Looper和调用prepare的线程绑定在一起；

处理线程调用loop方法，处理来自该消息队列的消息。

三，Handler类分析

1，好多构造函数

一样看去，我们可以看到几个眼熟的家伙：MessageQueue，Looper，Callback，一个不少，他们是干嘛的？往下看发现有4个形态不一的构造函数：

  1. /**
  2. * 构造函数一，铁板一块，不过也完成了调用线程的Looper，并获得它的消息队列。
  3. */
  4. public Handler() {
  5. mLooper = Looper.myLooper();
  6. if (mLooper == null) {
  7. throw new RuntimeException(
  8. "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
  9. }
  10. mQueue = mLooper.mQueue;
  11. mCallback = null;
  12. }
  13. /**
  14. * 构造函数二，多了一个callback
  15. */
  16. public Handler(Callback callback) {
  17. mLooper = Looper.myLooper();
  18. if (mLooper == null) {
  19. throw new RuntimeException(
  20. "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
  21. }
  22. mQueue = mLooper.mQueue;
  23. mCallback = callback;
  24. }
  25. /**
  26. * 构造函数三，Looper由外部传入，定制。
  27. */
  28. public Handler(Looper looper) {
  29. mLooper = looper;
  30. mQueue = looper.mQueue;
  31. mCallback = null;
  32. }
  33. /**
  34. * 构造函数四，它是2和3的结合体。
  35. */
  36. public Handler(Looper looper, Callback callback) {
  37. mLooper = looper;
  38. mQueue = looper.mQueue;
  39. mCallback = callback;
  40. }

在上面的构造函数中，Handler中的消息队列变量最终都会指向Looper的消息队列，Handler为啥要这么做，我们继续挖。

2，Handler的真正使命

通过分析Handler源代码，可以发现它的作用就是提供一系列函数，方便我们完成消息的创建封装和插入到消息队列：

  1. //查看消息队列中是否有存货
  2. public final boolean hasMessages(int what) {
  3. return mQueue.removeMessages(this, what, null, false);
  4. }
  5. //创建封装一个消息
  6. public final Message obtainMessage(int what)
  7. {
  8. return Message.obtain(this, what);
  9. }
  10. //发送一个消息，并添加到队列尾
  11. public final boolean sendMessage(Message msg)
  12. {
  13. return sendMessageDelayed(msg, 0);
  14. }
  15. //延时发送一个消息，并添加到队列尾
  16. public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
  17. {
  18. if (delayMillis < 0) {
  19. delayMillis = 0;
  20. }
  21. return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
  22. }

选其一进行分析，就sendMessageDelayed()了，F3进去：

  1. public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
  2. {
  3. boolean sent = false;
  4. MessageQueue queue = mQueue;
  5. if (queue != null) {
  6. //把Message的target设置为自己，然后加入消息队列中
  7. msg.target = this;
  8. sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
  9. }
  10. else {
  11. RuntimeException e = new RuntimeException(
  12. this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
  13. Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
  14. }
  15. return sent;
  16. }

以上工作是往Looper的消息队列中加入了一个消息，按照Looper类分析可知，它在获取消息后会调用target的dispatchMessage函数，再把这个消息分发给Handle处理，接着继续看Handler.java：

  1. public void dispatchMessage(Message msg) {
  2. // 1，如果Message本身有callback，则直接交给Message的callback处理
  3. if (msg.callback != null) {
  4. handleCallback(msg);
  5. } else {
  6. // 2，如果本Handle设置了mCallback，则交给它处理
  7. if (mCallback != null) {
  8. if (mCallback.handleMessage(msg)) {
  9. return;
  10. }
  11. }
  12. // 3，啥也没有，就交给子类来处理
  13. handleMessage(msg);
  14. }
  15. }

在绝大多数情况下，我们都是走的第三部流程，用一个从Handler派生的子类并重载handleMessage()来处理各种封装的消息。

小结：1，Looper中有一个Message队列，里面储存的是一个个待处理的Message。

2，Message中有一个Handler，这个Handler是用来处理Message的。

四，实战篇

1，主线程给自己发消息

  1. <span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:12px;">public class handler1 extends Activity {
  2. private Button btnTest;
  3. private EditText textView;
  4. private final String tag="hyj_handler1";
  5. private Handler handler;
  6. /** Called when the activity is first created. */
  7. @Override
  8. public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  9. super.onCreate(savedInstanceState);
  10. setContentView(R.layout.main);
  11. btnTest = (Button)this.findViewById(R.id.bt1);
  12. textView = (EditText)this.findViewById(R.id.ed1);
  13. btnTest.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  14. @Override
  15. public void onClick(View arg0) {
  16. Looper looper = Looper.getMainLooper(); //主线程的Looper对象
  17. //这里以主线程的Looper对象创建了handler，
  18. //所以，这个handler发送的Message会被传递给主线程的MessageQueue。
  19. handler = new MyHandler(looper);
  20. handler.removeMessages(0);
  21. //构建Message对象
  22. //第一个参数：是自己指定的message代号，方便在handler选择性地接收
  23. //第二三个参数没有什么意义
  24. //第四个参数需要封装的对象
  25. Message msg = handler.obtainMessage(1,1,1,"主线程发消息了");
  26. handler.sendMessage(msg); //发送消息
  27. Log.i(tag, looper.toString());
  28. Log.i(tag, msg.toString());
  29. Log.i(tag, handler.toString());
  30. }
  31. });
  32. }
  33. class MyHandler extends Handler{
  34. public MyHandler(Looper looper){
  35. super(looper);
  36. }
  37. public void handleMessage(Message msg){
  38. super.handleMessage(msg);
  39. textView.setText("我是主线程的Handler，收到了消息："+(String)msg.obj);
  40. }
  41. }
  42. }</span>

2，其他线程给主线程发消息

  1. <span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:12px;">public class handler2 extends Activity{
  2. private Button btnTest;
  3. private EditText textView;
  4. //      private final String tag="hyj_handler2";
  5. private Handler handler;
  6. /** Called when the activity is first created. */
  7. @Override
  8. public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  9. super.onCreate(savedInstanceState);
  10. setContentView(R.layout.layout2);
  11. btnTest = (Button)this.findViewById(R.id.bt2);
  12. textView = (EditText)this.findViewById(R.id.ed2);
  13. btnTest.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  14. @Override
  15. public void onClick(View arg0) {
  16. //可以看出这里启动了一个线程来操作消息的封装和发送的工作
  17. //这样原来主线程的发送就变成了其他线程的发送，简单吧？呵呵
  18. new MyThread().start();
  19. }
  20. });
  21. }
  22. class MyHandler extends Handler{
  23. public MyHandler(Looper looper){
  24. super(looper);
  25. }
  26. public void handleMessage(Message msg){
  27. super.handleMessage(msg);
  28. textView.setText("我是主线程的Handler，收到了消息："+(String)msg.obj);
  29. }
  30. }
  31. class MyThread extends Thread{
  32. public void run(){
  33. Looper looper = Looper.getMainLooper(); //主线程的Looper对象
  34. //这里以主线程的Looper对象创建了handler，
  35. //所以，这个handler发送的Message会被传递给主线程的MessageQueue。
  36. handler = new MyHandler(looper);
  37. Message msg = handler.obtainMessage(1,1,1,"其他线程发消息了");
  38. handler.sendMessage(msg); //发送消息
  39. }
  40. }
  41. }</span>

3，主线程给其他线程发消息

  1. <span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:12px;">public class handler3 extends Activity{
  2. private Button btnTest;
  3. private EditText textView;
  4. private Handler handler;
  5. @Override
  6. public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  7. super.onCreate(savedInstanceState);
  8. setContentView(R.layout.main);
  9. btnTest = (Button)this.findViewById(R.id.bt1);
  10. textView = (EditText)this.findViewById(R.id.ed1);
  11. //启动线程
  12. new MyThread().start();
  13. btnTest.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  14. @Override
  15. public void onClick(View arg0) {
  16. //这里handler的实例化在线程中
  17. //线程启动的时候就已经实例化了
  18. Message msg = handler.obtainMessage(1,1,1,"主线程发送的消息");
  19. handler.sendMessage(msg);
  20. }
  21. });
  22. }
  23. class MyHandler extends Handler{
  24. public MyHandler(Looper looper){
  25. super(looper);
  26. }
  27. public void handleMessage(Message msg){
  28. super.handleMessage(msg);
  29. textView.setText("我是主线程的Handler，收到了消息："+(String)msg.obj);
  30. }
  31. }
  32. class MyThread extends Thread{
  33. public void run(){
  34. Looper.prepare(); //创建该线程的Looper对象，用于接收消息
  35. //注意了：这里的handler是定义在主线程中的哦，呵呵，
  36. //前面看到直接使用了handler对象，是不是在找，在什么地方实例化的呢？
  37. //现在看到了吧？？？呵呵，开始的时候实例化不了，因为该线程的Looper对象
  38. //还不存在呢。现在可以实例化了
  39. //这里Looper.myLooper()获得的就是该线程的Looper对象了
  40. handler = new ThreadHandler(Looper.myLooper());
  41. //这个方法，有疑惑吗？
  42. //其实就是一个循环，循环从MessageQueue中取消息。
  43. //不经常去看看，你怎么知道你有新消息呢？？？
  44. Looper.loop();
  45. }
  46. //定义线程类中的消息处理类
  47. class ThreadHandler extends Handler{
  48. public ThreadHandler(Looper looper){
  49. super(looper);
  50. }
  51. public void handleMessage(Message msg){
  52. //这里对该线程中的MessageQueue中的Message进行处理
  53. //这里我们再返回给主线程一个消息
  54. handler = new MyHandler(Looper.getMainLooper());
  55. Message msg2 = handler.obtainMessage(1,1,1,"子线程收到:"+(String)msg.obj);
  56. handler.sendMessage(msg2);
  57. }
  58. }
  59. }</span>

4，其他线程给其自己发消息

  1. <span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:12px;">public class handler4 extends Activity{
  2. Button bt1 ;
  3. EditText et1;
  4. Handler handler;
  5. public void onCreate(Bundle savedInstanceState){
  6. super.onCreate(savedInstanceState);
  7. setContentView(R.layout.main);
  8. bt1 = (Button)findViewById(R.id.bt1);
  9. et1 = (EditText)findViewById(R.id.ed1);
  10. bt1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  11. @Override
  12. public void onClick(View v) {
  13. new ThreadHandler().start();
  14. }
  15. });
  16. }
  17. class MyHandler extends Handler{
  18. public MyHandler(Looper looper){
  19. super(looper);
  20. }
  21. public void handleMessage(Message msg){
  22. super.handleMessage(msg);
  23. et1.setText("我是主线程的Handler，收到了消息："+(String)msg.obj);
  24. }
  25. }
  26. public class ThreadHandler extends Thread{
  27. public void run(){
  28. Looper.prepare();
  29. handler = new Handlerthread(Looper.myLooper());
  30. Message msg = handler.obtainMessage(1,1,1,"我自己");
  31. handler.sendMessage(msg);
  32. Looper.loop();
  33. }
  34. //定义线程类中的消息处理类
  35. public class Handlerthread extends Handler{
  36. public Handlerthread(Looper looper){
  37. super(looper);
  38. }
  39. public void handleMessage(Message msg){
  40. //这里对该线程中的MessageQueue中的Message进行处理
  41. //这里我们再返回给主线程一个消息
  42. //加入判断看看是不是该线程自己发的信息
  43. if(msg.what == 1 && msg.obj.equals("我自己")){
  44. handler = new MyHandler(Looper.getMainLooper());
  45. Message msg2 = handler.obtainMessage(1,1,1,"禀告主线程:我收到了自己发给自己的Message");
  46. handler.sendMessage(msg2);
  47. //et1.setText("++++++threadhandler"+(String)msg.obj);
  48. }}
  49. }
  50. }
  51. </span>
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