【Android基础笔记18】Handler消息传递机制——源码赏析
2017-01-06 14:07
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Android的消息处理有四个核心类:Handler、Looper、Message、MessageQueue,都在android.os包中。
Android在UI线程和其他线程之间通过收发消息来通信,被收发的消息就是Message,而一般使用一个MessageQueue,即消息队列来管理多个消息,又使用Looper来从MessageQueue中取消息,在最外层,其他想要更新UI的线程使用Handler来发送消息,而UI线程则通过Handler对象处理消息。
Android的线程间通信是围绕着消息和消息队列展开的,非UI线程通过Handler对象向UI线程发送消息,该消息首先会进入一个消息队列,然后由Looper对象循环地从消息队列中取出消息,分发给UI线程的Handler对象,Handler对象接收到消息后,先通过消息携带的标识符进行匹配,再处理消息。
Looper的字面意思是“循环者”,它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中(尤其是GUI开发中),经常会需要一个线程不断循环,一旦有新任务则执行,执行完继续等待下一个任务,这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单,代码如下:
通过上面两行核心代码,普通线程就升级为Looper线程了!!!看看这两行代码各自做了什么。
1)Looper.prepare()
通过上图可以看到,现在你的线程中有一个Looper对象,它的内部维护了一个消息队列MQ。注意,一个Thread只能有一个Looper对象,为什么呢?咱们来看源码。
看源码。
public class Looper
{
通过源码,prepare()背后的工作方式一目了然,其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。
2)Looper.loop()
调用loop方法后,Looper线程就开始真正工作了,它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下:
除了prepare()和loop()方法,Looper类还提供了一些有用的方法,比如
Looper.myLooper()得到当前线程looper对象:
getThread()得到looper对象所属线程:
quit()方法结束looper循环
到此为止,你应该对Looper有了基本的了解,总结几点:
1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象,它是一个ThreadLocal
2.Looper内部有一个消息队列,loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行
3.Looper使一个线程变成Looper线程。
那么,我们如何往MQ上添加消息呢?下面有请Handler!
Handler对象可以发送和处理与一个线程的消息队列相关联的Message和Runnable对象。每一个Handler的实例都与一个独立的线程及其消息队列相关联。
当一个新的Handler对象被创建,它就会被绑定到创建它的线程的消息队列之上,从这一刻开始,
这个Handler对象便会将Message和Runnable对象发送给它所绑定的消息队列,并且在这些对象离开队列后,处理他们。
Android中,Handler有以下两个主要的用途:
•将Message或Runnable对象发送给其他线程。可以使用post(Runnable)、postAtTime(Runnable, long)、postDelayed(Runnable, long)、
sendEmptyMessage(int)、sendMessage(Message)、sendMessageAtTime(Message, long)和sendMessageDelayed(Message, long)等
方法发送Message或Runnable对象。可以看到,post()系列的方法可以发送Runnable对象,而sendMessage()系列的方法可以发送Message。
•处理来自其他线程的Message,安排来自其他线程的Runnable对象得以执行,可以使用handleMessage(Message)方法处理接收到的Message。
当一个Android应用程序被创建后,在它的UI线程中就会运行一个消息队列,该队列会关注对顶层应用程序组件的管理,比如Activity、Service和BroadcastReceiver,以及它们所创建的所有窗口。开发者可以创建自己的线程,并通过Handler对象的post()系列方法和sendMessage()系列方法与UI线程进行通信,被这些方法发送的Message或Runnable对象会在未来合适的时间被处理和执行。
什么是handler?handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色(只处理由自己发出的消息),即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage),并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage),整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper,默认的构造方法将关联当前线程的looper。默认的构造方法:
下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler:
加入handler后的效果如下图:
可以看到,一个线程可以有多个Handler,但是只能有一个Looper!
Handler发送消息
有了handler之后,我们就可以使用
总之通过handler发出的message有如下特点:
1.message.target为该handler对象,这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler,即loop()方法中的关键代码
2.post发出的message,其callback为Runnable对象
Handler处理消息
说完了消息的发送,再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Messagemsg)完成的,见源码
可以看到,除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外(实现具体逻辑),handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler
API设计的精妙之处!
Handler的用处
handler被描述为“异步处理大师”,这归功于Handler拥有下面两个重要的特点:
1.handler可以在任意线程发送消息,这些消息会被添加到关联的MQ上。
2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。
这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper在android中运用很广),我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此,利用handler的一个solution就是在activity中创建handler并将其引用传递给worker
thread,worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)
下面给出sample代码,仅供参考:
当然,handler能做的远远不仅如此,由于它能post Runnable对象,它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。
Message是线程之间通信的信息载体,它包含一些特定的描述信息和任意的附加数据。Message对象具有getData()和setData()方法,它们分别可以获取和添加用Bundle对象封装的数据,这些数据就是线程之间相互传递的数据。消息对象中还包含两个int型的字段和一个Object型的字段,当通信的数据量少时,可以使用这三个字段存放数据
在整个消息处理机制中,message又叫task,封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单,使用Message需要注意4点:
1、Message虽然也可以通过new来获取,但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象,以节省资源;
2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据,应优先使用arg1和arg2属性来传递数据,这样比Bundle节省内存;
3、尽可能使用Message.what来标识信息,以便用不同的方式处理Message。
4、如果需要从工作线程返回很多数据信息,可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起,然后存放到obj属性中,再返回到主线程。
MessageQueue
* 顾名思义,消息队列(MessageQueue)就是一个由Message组成的队列,既然是队列,就是先进先出的,即先入队的Message会优先被取出。
*消息队列是一个偏底层的类,它包含的Message由Looper对象分发出去。Message并不是直接被添加进消息队列的,
*而是通过与Looper相关的MessageQueue.IdleHandler对象添加的。可以使用Looper.myQueue()方法取回当前线程的消息队列
Android在UI线程和其他线程之间通过收发消息来通信,被收发的消息就是Message,而一般使用一个MessageQueue,即消息队列来管理多个消息,又使用Looper来从MessageQueue中取消息,在最外层,其他想要更新UI的线程使用Handler来发送消息,而UI线程则通过Handler对象处理消息。
Android的线程间通信是围绕着消息和消息队列展开的,非UI线程通过Handler对象向UI线程发送消息,该消息首先会进入一个消息队列,然后由Looper对象循环地从消息队列中取出消息,分发给UI线程的Handler对象,Handler对象接收到消息后,先通过消息携带的标识符进行匹配,再处理消息。
一、线程的魔法师 Looper
Looper的字面意思是“循环者”,它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中(尤其是GUI开发中),经常会需要一个线程不断循环,一旦有新任务则执行,执行完继续等待下一个任务,这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单,代码如下:public class LooperThread extends Thread { @Override public void run() { // 将当前线程初始化为Looper线程 Looper.prepare(); public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); switch (msg.what) { case 0: break; default: break; }
} // 开始循环处理消息队列 Looper.loop(); } }
通过上面两行核心代码,普通线程就升级为Looper线程了!!!看看这两行代码各自做了什么。
1)Looper.prepare()
通过上图可以看到,现在你的线程中有一个Looper对象,它的内部维护了一个消息队列MQ。注意,一个Thread只能有一个Looper对象,为什么呢?咱们来看源码。
看源码。
public class Looper
{
// 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal,即线程本地存储(TLS)对象 private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); // Looper内的消息队列 final MessageQueue mQueue; // 当前线程 Thread mThread; // 。。。其他属性 // 每个Looper对象中有它的消息队列,和它所属的线程 private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); } // 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象 public static final void prepare() { if (sThreadLocal.get() != null) { // 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); } // 其他方法 }
通过源码,prepare()背后的工作方式一目了然,其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。
2)Looper.loop()
调用loop方法后,Looper线程就开始真正工作了,它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下:
public static final void loop() { Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ Binder.clearCallingIdentity(); final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); // 开始循环 while (true) { Message msg = queue.next(); // 取出message if (msg != null) { if (msg.target == null) { // message没有target为结束信号,退出循环 return; } // 日志。。。 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what ); // 非常重要!将真正的处理工作交给message的target,即后面要讲的handler msg.target.dispatchMessage(msg); // 还是日志。。。 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( "<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); if (ident != newIdent) { Log.wtf("Looper", "Thread identity changed from 0x" + Long.toHexString(ident) + " to 0x" + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " + msg.target.getClass().getName() + " " + msg.callback + " what=" + msg.what); } // 回收message资源 msg.recycle(); } } }
除了prepare()和loop()方法,Looper类还提供了一些有用的方法,比如
Looper.myLooper()得到当前线程looper对象:
public static final Looper myLooper() { // 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper return (Looper)sThreadLocal.get(); }
getThread()得到looper对象所属线程:
public Thread getThread() { return mThread; }
quit()方法结束looper循环
public void quit() { // 创建一个空的message,它的target为NULL,表示结束循环消息 Message msg = Message.obtain(); // 发出消息 mQueue.enqueueMessage(msg, 0); }
到此为止,你应该对Looper有了基本的了解,总结几点:
1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象,它是一个ThreadLocal
2.Looper内部有一个消息队列,loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行
3.Looper使一个线程变成Looper线程。
那么,我们如何往MQ上添加消息呢?下面有请Handler!
二、异步处理大师 Handler
Handler对象可以发送和处理与一个线程的消息队列相关联的Message和Runnable对象。每一个Handler的实例都与一个独立的线程及其消息队列相关联。当一个新的Handler对象被创建,它就会被绑定到创建它的线程的消息队列之上,从这一刻开始,
这个Handler对象便会将Message和Runnable对象发送给它所绑定的消息队列,并且在这些对象离开队列后,处理他们。
Android中,Handler有以下两个主要的用途:
•将Message或Runnable对象发送给其他线程。可以使用post(Runnable)、postAtTime(Runnable, long)、postDelayed(Runnable, long)、
sendEmptyMessage(int)、sendMessage(Message)、sendMessageAtTime(Message, long)和sendMessageDelayed(Message, long)等
方法发送Message或Runnable对象。可以看到,post()系列的方法可以发送Runnable对象,而sendMessage()系列的方法可以发送Message。
•处理来自其他线程的Message,安排来自其他线程的Runnable对象得以执行,可以使用handleMessage(Message)方法处理接收到的Message。
当一个Android应用程序被创建后,在它的UI线程中就会运行一个消息队列,该队列会关注对顶层应用程序组件的管理,比如Activity、Service和BroadcastReceiver,以及它们所创建的所有窗口。开发者可以创建自己的线程,并通过Handler对象的post()系列方法和sendMessage()系列方法与UI线程进行通信,被这些方法发送的Message或Runnable对象会在未来合适的时间被处理和执行。
什么是handler?handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色(只处理由自己发出的消息),即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage),并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage),整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper,默认的构造方法将关联当前线程的looper。默认的构造方法:
public class handler { final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ final Looper mLooper; // 关联的looper final Callback mCallback; // 其他属性 public Handler() { if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) { final Class<? extends Handler> klass = getClass(); if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) && (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) { Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " + klass.getCanonicalName()); } } // 默认将关联当前线程的looper mLooper = Looper.myLooper(); // looper不能为空,即该默认的构造方法只能在looper线程中使用 if (mLooper == null) { throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); } // 重要!!!直接把关联looper的MQ作为自己的MQ,因此它的消息将发送到关联looper的MQ上 mQueue = mLooper.mQueue; mCallback = null; } // 其他方法 }
下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler:
public class LooperThread extends Thread { private Handler handler1; private Handler handler2; @Override public void run() { // 将当前线程初始化为Looper线程 Looper.prepare(); // 实例化两个handler handler1 = new Handler(); handler2 = new Handler(); // 开始循环处理消息队列 Looper.loop(); } }
加入handler后的效果如下图:
可以看到,一个线程可以有多个Handler,但是只能有一个Looper!
Handler发送消息
有了handler之后,我们就可以使用
post(Runnable),
postAtTime(Runnable, long),
postDelayed(Runnable, long),
sendEmptyMessage(int),
sendMessage(Message),
sendMessageAtTime(Message, long)和
sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息,一种是Runnable对象,一种是message对象,这是直观的理解,但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了,见源码:
// 此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象,它的run方法将在handler关联的looper线程中执行 public final boolean post(Runnable r) { // 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); } private final Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); //得到空的message m.callback = r; //将runnable设为message的callback, return m; } public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { boolean sent = false; MessageQueue queue = mQueue; if (queue != null) { msg.target = this; // message的target必须设为该handler! sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); } else { RuntimeException e = new RuntimeException( this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue"); Log.w("Looper", e.getMessage(), e); } return sent; }
总之通过handler发出的message有如下特点:
1.message.target为该handler对象,这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler,即loop()方法中的关键代码
msg.target.dispatchMessage(msg);
2.post发出的message,其callback为Runnable对象
Handler处理消息
说完了消息的发送,再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Messagemsg)完成的,见源码
// 处理消息,该方法由looper调用 public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { // 如果message设置了callback,即runnable消息,处理callback! handleCallback(msg); } else { // 如果handler本身设置了callback,则执行callback if (mCallback != null) { /* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口,避免了自己编写handler重写handleMessage方法。 */ if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } // 如果message没有callback,则调用handler的钩子方法handleMessage handleMessage(msg); } } // 处理runnable消息 private final void handleCallback(Message message) { message.callback.run(); //直接调用run方法! } // 由子类实现的钩子方法 public void handleMessage(Message msg) { }
可以看到,除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外(实现具体逻辑),handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler
API设计的精妙之处!
Handler的用处
handler被描述为“异步处理大师”,这归功于Handler拥有下面两个重要的特点:
1.handler可以在任意线程发送消息,这些消息会被添加到关联的MQ上。
2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。
这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper在android中运用很广),我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此,利用handler的一个solution就是在activity中创建handler并将其引用传递给worker
thread,worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)
下面给出sample代码,仅供参考:
public class TestDriverActivity extends Activity { private TextView textview; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); textview = (TextView) findViewById(R.id.textview); // 创建并启动工作线程 Thread workerThread = new Thread(new SampleTask(new MyHandler())); workerThread.start(); } public void appendText(String msg) { textview.setText(textview.getText() + "\n" + msg); } class MyHandler extends Handler { @Override public void handleMessage(Message msg) { String result = msg.getData().getString("message"); // 更新UI appendText(result); } } }
public class SampleTask implements Runnable { private static final String TAG = SampleTask.class.getSimpleName(); Handler handler; public SampleTask(Handler handler) { super(); this.handler = handler; } @Override public void run() { try { // 模拟执行某项任务,下载等 Thread.sleep(5000); // 任务完成后通知activity更新UI Message msg = prepareMessage("task completed!"); // message将被添加到主线程的MQ中 handler.sendMessage(msg); } catch (InterruptedException e) { Log.d(TAG, "interrupted!"); } } private Message prepareMessage(String str) { Message result = handler.obtainMessage(); Bundle data = new Bundle(); data.putString("message", str); result.setData(data); return result; } }
当然,handler能做的远远不仅如此,由于它能post Runnable对象,它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。
三、封装任务 Message
Message是线程之间通信的信息载体,它包含一些特定的描述信息和任意的附加数据。Message对象具有getData()和setData()方法,它们分别可以获取和添加用Bundle对象封装的数据,这些数据就是线程之间相互传递的数据。消息对象中还包含两个int型的字段和一个Object型的字段,当通信的数据量少时,可以使用这三个字段存放数据在整个消息处理机制中,message又叫task,封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单,使用Message需要注意4点:
1、Message虽然也可以通过new来获取,但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象,以节省资源;
2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据,应优先使用arg1和arg2属性来传递数据,这样比Bundle节省内存;
3、尽可能使用Message.what来标识信息,以便用不同的方式处理Message。
4、如果需要从工作线程返回很多数据信息,可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起,然后存放到obj属性中,再返回到主线程。
MessageQueue
* 顾名思义,消息队列(MessageQueue)就是一个由Message组成的队列,既然是队列,就是先进先出的,即先入队的Message会优先被取出。
*消息队列是一个偏底层的类,它包含的Message由Looper对象分发出去。Message并不是直接被添加进消息队列的,
*而是通过与Looper相关的MessageQueue.IdleHandler对象添加的。可以使用Looper.myQueue()方法取回当前线程的消息队列
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