Android進階；Handler訊息機制詳解

安卓開發高階技術分享發表於2019-01-18
Android

我們知道，Android裡面的執行緒做了這樣的分工：主執行緒不做耗時操作，子執行緒不更新UI。


這是因為Android系統是個單執行緒模型，系統給App分配的程式裡，只有一個主執行緒，主執行緒是App程式的核心，所有的元件都在主執行緒裡實現、排程和管理，元件的繪製、互動操作和生命週期回撥都是主執行緒處理的，這個執行緒如果出現阻塞、或多執行緒死鎖、或CPU飢餓，導致事件處理時間過長，甚至沒有機會得到處理，系統就會處理為ANR，強制關閉App。


所以主執行緒不能做耗時操作，耗時操作需要我們在子執行緒裡處理。同時，Android不允許子執行緒重新整理UI，因為Android無法保證多個執行緒同步操作，這樣子執行緒和主執行緒之間就需要做協調，比如子執行緒從網路伺服器拿來資料要展示到UI，就需要告知主執行緒去向UI裡重新整理資料，這就需要Handler訊息機制了。

主執行緒、Looper和訊息佇列

Handler訊息機制是圍繞一個訊息佇列展開的，系統啟動App時，App程式會啟動ActivityThread主執行緒，主執行緒啟動時，會建立一個Looper來迴圈處理訊息，ActivityThread的main函式主要就是讓這個Looper做死迴圈，如果訊息迴圈停止了，App也就停止了：

//ActivityThread原始碼
Looper.loop();
//主執行緒會一直loop，如果出了looper，就直接拋異常，關閉app
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");

Looper自己會去建立和管理一個訊息佇列，然後就開始不斷地處理佇列裡的訊息，子執行緒向訊息佇列裡發訊息，就可以和主執行緒通訊了。
訊息佇列為空時，主執行緒會休眠，釋放CPU資源。（主執行緒大部分時間都在休眠）

 

 

 

但是，Android為了確保主執行緒安全，Looper的訊息佇列是ThreadLocal的，禁止其他執行緒訪問，所以子執行緒不能直接向訊息佇列裡發訊息。

 

 


這樣，就需要在主執行緒裡放一個Handler，Handler在建立時，會引用所線上程的Looper，進而獲得Looper中的訊息佇列，這樣，我們就可以用Handler來幫忙處理訊息了。

 


這樣一來，處理訊息的主力就是Handler了。

Message

為了配合Handler，Message裡面有這樣幾個主要屬性：

  1. what：int值，存放訊息ID（Send方式）
  2. callback：Runnable物件（Post方式，所以如果訊息的callback非空，就直接處理runnable）
  3. target：Handler物件，指向Handler（訊息還是丟給Handler處理）
  4. data: Bundle物件，存放業務資料
  5. next：Message物件，存放佇列中的下一個Message（鏈式）

這幾個主要的屬性在Handler訊息機制中非常重要，Handler要使用這幾個屬性才能正常運轉。

Handler

Handler有兩個作用：

  1. 發訊息，子執行緒通過Handler，向訊息佇列發訊息
    發訊息有兩種方式，send一個訊息ID（msg.what），或者post一個Runnable(msg.callback)，這兩種方式最終都是包裝為一個Message，通過一個sendMessageAtTime函式，把訊息推進佇列裡。
  2. 處理訊息，Looper通過Handler，逐個處理佇列中的訊息
    Looper在逐個處理訊息時，拿到每個msg後，會去執行msg.target.dispatchMessage(msg)，這裡面的target其實就是Handler，這裡會做一個判斷，如果msg.callback不為空，說明訊息裡有Runnable（post進來的），就呼叫msg.callback.run，整個過程其實就是在Handler裡呼叫Runnable的run函式；
 mHandler.post(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
       }
 });

如果msg.callback為空，說明沒有Runnable（send進來的），就呼叫handlemessage，也就是執行Handler的handlemessage函式；

private Handler mHandler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
        }
    };

這樣，Handler訊息機制就能正常運轉了。
Handler訊息機制多見於主執行緒UI重新整理，不過這並不是它的主業，它其實是用來實現Android執行緒間通訊的，所以只要是跨執行緒的通訊，都需要用到Handler，我們可以自己在子執行緒裡寫Looper。
如果我們要在子執行緒裡使用Looper，可以使用HandlerThread，它會幫我們維護一個Looper；如果我們直接用Thread，就需要自己在run函式裡做Looper的prepare和loop。

HanderThread

HanderThread就是handler+thread+looper，它有這麼幾個特點：
1.本質上是一個Thread
2.已經準備好了Looper，可以做Looper迴圈
3.本身是工作執行緒，其looper不在UI主執行緒，可以在handleMessage方法中執行非同步任務
4.雖然不能併發處理多工（因為是一個執行緒，不是執行緒池），但是效能損耗小
5.因為已經有Looper，所以可以線上程裡建立和使用Handler

其他機制

Android的其他非同步處理機制，其實都與Handler機制有關：

  • View.post(Runnable)/View.postDelayed(Runnable, long)，這個機制一般也是走主執行緒的Handler處理，不過，如果View所在的檢視樹沒有attach到window，就會自己維護一個RunQueue，在檢視樹performTraversals時，把RunQueue裡的訊息全部取出來，讓檢視樹集中處理掉。
  • Activity.runOnUiThread(Runnable)，這個函式其實是也是走的Handler機制，如果當前執行緒就是UI執行緒，則立即執行；如果當前執行緒不是UI執行緒，就把Runnable發給UI執行緒的訊息佇列，排隊執行。runOnUiThread的原始碼大概是這樣的：
if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
        mHandler.post(action);
    } else {
        action.run();
    }
  • AsyncTask，AsyncTask實際上是個封裝了執行緒池和handler的輕量級非同步框架，它雖然用一個執行緒池做非同步處理，但是處理結果總要提交回主執行緒，實際上就是使用一個Handler（AsyncTask有一個InternalHandler物件）來向主執行緒發訊息（MESSAGE_POST_RESULT），並在主執行緒處理訊息（handleMessage），這就要求把Handler放在主執行緒裡，以便繫結主執行緒的Looper和訊息佇列，所以AsyncTask需要在主執行緒裡建立和呼叫。
    有時候，AsyncTask持有的Activity物件可能會被銷燬重建（如螢幕旋轉），這就會導致AsyncTask指向的Activity物件無效，新的Activity無法接收AsyncTask的onPostExecute()，出現結果丟失的現象。

Handler的記憶體洩露

我們使用Handler時，如果用內部類或匿名內部類的方式去使用，就會遇到內部類持有外部物件導致的記憶體洩露（非靜態內部類，在編譯後的建構函式中會引用所在的外部類），解決方式有兩種：

  1. 使用靜態內部Handler類（+弱引用）。
  2. 在元件的onDestroy中，呼叫handler.removecallback()方法。

同樣的，由於AsyncTask封裝了handler，也會有同樣的記憶體洩露問題，解決方法也是使用靜態內部類+弱引用，或在onDestroy時及時呼叫asyncTask.cancel()方法，否則就會記憶體洩露，甚至導致崩潰（AsyncTask找不到要處理的View物件）。

更詳細深入的handler通訊機制手寫視訊資料；

1.Handler框架總覽
2.4個關鍵類的一致性問題
3.Android 跨執行緒通訊的深層原理
4.生產者-消費者模式應用
5.ThreadLocal原始碼解析
6.Handler框架手寫實現
7.如何在子執行緒更新UI？

可以加下面的Android技術進階群免費獲取。

附錄；

附錄一；Android高階技術大綱

附錄二；Android進階實戰技術視訊

 

獲取方式；

加Android進階群；701740775。即可前往免費領取。麻煩備註一下csdn領取資料

相關文章