android 非同步通訊機制Handler的分析與運用
當我們應用程式啟動時，Android系統就會建立一個主執行緒即UI執行緒，在這個UI執行緒中進行對UI控制元件的管理，如頁面的重新整理或者事件的響應等過程。同時Android規定在UI主執行緒不能進行耗時操作，否則會出現ANR現象，對此，我們一般是透過開啟子執行緒來進行耗時操作，在子執行緒中通常會涉及到頁面的重新整理問題，這就是如何在子執行緒進行UI更新，對於這個問題，我們一般透過非同步執行緒通訊機制中的Handler來解決，接下來我們就來分析一下Handler機制。
常規用法
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@BindView(R.id.execute)
Button execute;
@BindView(R.id.text)
TextView text; //處理子執行緒發過來的訊息
Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); if (msg.what == 1) {
text.setText("obj:" + msg.obj.toString() + "nwhat: " + msg.what + "narg1: " + msg.arg1);
}
}
};
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
ButterKnife.bind(this); //子執行緒傳送訊息
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Message message = handler.obtainMessage();
message.what = 1;
message.obj = "子執行緒更新UI操作";
handler.sendMessage(message);
}
}).start();
}
}
以上程式碼就是我們一般會使用到的，子執行緒透過Message，給主執行緒傳送訊息進行UI操作，接下來我們就一步一步進行深究，看看android是如何實現子執行緒和主執行緒如何互動的。
首先，我們在主執行緒中開啟一個子執行緒，我們用了以下方式：
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() { //處理事件
}
}).start();
開啟一個執行緒，通常有兩種方式：
繼承Thread類，覆蓋run方法
實現runnable介面，實現run方法
對於第一種方法繼承Thread類，覆蓋run方法，我們檢視原始碼就可以知道，最終還是實現runnable介面，所以沒有多大的區別。
publicclass Thread implements Runnable { //...}
迴歸正題：
Message message = handler.obtainMessage(); message.what = 1; message.obj = "子執行緒更新UI操作"; handler.sendMessage(message);
我們在run方法中進行傳送訊息，對於第一行我們獲得一個訊息是透過
handler.obtainMessage();
而不是透過
Message message =new Message();
這兩者有什麼區別呢？還是來進入到原始碼中一窺究竟吧！我們首先進入Handler類中，進行檢視
public final Message obtainMessage()
{ return Message.obtain(this);
}
繼續進入
public static Message obtain(Handler h) {
Message m = obtain();
m.target = h; return m;
}
最終來到了Message類中
/**
* Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
* avoid allocating new objects in many cases.
*/
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) { if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--; return m;
}
} return new Message();
}
我們仔細觀察一下sPool ，這個sPool 是什麼東西呢？pool是池的意思，執行緒有執行緒池，那麼我們也可以認為Message也有一個物件池，我們分析一下原始碼可以得知：
如果Message物件池中還存在message的話，我們直接使用message，而不是建立一個新的Message
接下來就是對message進行一些常規的設定，如要傳遞的訊息內容之類的，最後進行訊息 的傳送。
我們進入到訊息的最後一步原始碼中進行檢視：
handler.sendMessage(message);
會呼叫sendMessageDelayed方法
//Handler類public final boolean sendMessage(Message msg)
{ return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
繼續深入檢視
//Handler.java
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{ if (delayMillis 如果我們設定了延時時間，那麼會計算相應的傳送時間，當前時間加上延時就是最終的訊息傳送時間。
//Handler.java 定時傳送訊息public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { //訊息佇列
MessageQueue queue = mQueue; if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException( this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e); return false;
} //將訊息插入佇列中，等待處理
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}我們來看看最後一步，將訊息插入隊裡中是如何實現的。
//訊息入隊操作private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { //msg.target實際上是Handler
msg.target = this; //非同步
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
} //訊息入隊
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}我們來看看大頭，訊息是如何入隊的。
//MessageQueue.java 訊息入隊，佇列的實現其實單連結串列的插入和刪除操作boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { //指的是Handler
if (msg.target == null) { throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
} //如果訊息正在使用中
if (msg.isInUse()) { throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) { if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle(); return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake; if (p == null || when == 0 || when 當Handler將訊息插入到訊息佇列後，那麼重要的問題來了，子執行緒是如何和主執行緒通訊的呢？按道理講，既然可以將插入到佇列中，那麼肯定有一個東西可以從訊息佇列中去訊息然後進行處理，對於這個東西，就是有Looper來承擔了。
我們首先來看下Looper這個類：
public final class Looper { // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
//用於存放當前執行緒的looper物件
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); //主執行緒的Looper也就是UI執行緒Looper
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
//當前執行緒的訊息佇列
final MessageQueue mQueue; //當前執行緒
final Thread mThread; //...} 我們對Looper這個類進行了簡單的介紹，對於訊息的獲取並處理我們得進入到主執行緒中即ActivityThread.java類中去
public static void main(String[] args) { //省略部分程式碼...
Looper.prepareMainLooper(); ------------------（1）
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false); if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
} if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
} //省略部分程式碼...
Looper.loop(); ------------------------（2） throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}對於Looper.prepareMainLooper()我們進行分析看看，到底是什麼？
public static void prepareMainLooper() { //不允許退出
prepare(false);
synchronized (Looper.class) { //一個執行緒只能有一個Looper物件
if (sMainLooper != null) { throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
} //主執行緒的looper
sMainLooper = myLooper();
}
}對於myLoop（）是什麼東東？
/**
* Return the Looper object associated with the current thread. Returns
* null if the calling thread is not associated with a Looper.
*/
public static @Nullable Looper myLooper() { return sThreadLocal.get();
}是我們一開始介紹的looper類中的相關變數，也就是儲存Looper物件的東西，類似於一個容器。這裡是取的Looper物件，那麼我們在哪裡進行存呢？我們進入到prepare方法中：
//儲存當前執行緒的Looper物件
private static void prepare(boolean quitAllowed) { //一個執行緒只允許一個Looper物件
if (sThreadLocal.get() != null) { throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
} //存入Looper物件
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}接下來我們看一下Looper.loop()的方法：
/**
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
*/
public static void loop() { //獲取當前執行緒的Looper物件
final Looper me = myLooper(); //主執行緒中不需要手動呼叫Looper.prepare()方法，
//當我們使用子執行緒時需要手動呼叫Looper.prepare()方法，否則會報異常。
if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
} //當前執行緒中的訊息佇列
final MessageQueue queue = me.mQueue; //省略部分程式碼...
//死迴圈，不斷處理訊息
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting.
return;
} //省略部分程式碼...
try { //msg.target就是Handler，Handler處理訊息
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally { if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
} //省略部分程式碼...
//訊息回收
msg.recycleUnchecked();
}
}Looper.loop()其實就是不斷的從佇列中獲取訊息，然後進行處理。
在上面方法中，有一行程式碼：msg.target.dispatchMessage(msg);我們進入內部去詳細檢視一下實現：
//Handler.java 分發訊息/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) { // msg.callback== Runnable callback;
if (msg.callback != null) { //如果有runnable，那麼則實現它的run方法裡面的內容
handleCallback(msg);
} else { //否則處理handleMessage方法
if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}handleCallback(msg);方法實現
private static void handleCallback(Message message) { //msg.callback== Runnable callback;
message.callback.run();
}handleMessage方法實現
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}對於上面那個方法，其實就是我們在主執行緒中實現的方法：
//訊息處理Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); if (msg.what == 1) {
text.setText("obj:" + msg.obj.toString() + "nwhat: " + msg.what + "narg1: " + msg.arg1);
}
}
};
到此，基本上就已經分析了大概，不過，我們在實際的開發過程中有時候會碰到這個問題：
Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
而我們的程式碼是如何寫的呢？
//自定義一個Thread繼承自Threadprivate class MyThread extends Thread {
private Handler myThreadHandler;
@Override
public void run() {
myThreadHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); if (msg.what == 1) { //todo...
}
}
};
Message message = new Message();
message.what = 1;
message.obj = "MyThread Message Handler";
myThreadHandler.sendMessage(message);
}
}上述程式碼很簡單，就是自定義一個Thread，然後申明一個Handler來使用，然後透過下面程式碼進行執行緒通訊：
myThreadBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) { new MyThread().start();
}
});為什麼上面簡單的程式碼會出現這個問題呢？而我們在Activity中申明的Handler就可以直接用，而不會出現上述的error？其實，我們在UI主執行緒中使用Handler時已經呼叫過了Looper.prepare()和Looper.loop()，我們返回到上面的ActivityThread.java類中的main方法處，我們可以發現，其實UI主執行緒已經呼叫過了，
Looper.prepareMainLooper(); //...
Looper.loop();
而在我們子執行緒卻需要我們自己手動呼叫一下，知道了原因所在，我們來修改一下，再次執行，即可得出正確的答案。
private class MyThread extends Thread {
private Handler myThreadHandler;
@Override
public void run() { //注意此處的prepare方法
Looper.prepare();
myThreadHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); if (msg.what == 1) { //todo...
}
}
};
Message message = new Message();
message.what = 1;
message.obj = "MyThread Message Handler";
myThreadHandler.sendMessage(message); //注意此處的loop方法
Looper.loop();
}
}以上修改內容即可得出正確的答案，接下來我們來總結一下：
為什麼使用非同步訊息處理的方式就可以對UI進行操作了呢？這是由於Handler總是依附於建立時所在的執行緒，比如我們的Handler是在主執行緒中建立的，而在子執行緒中又無法直接對UI進行操作，於是我們就透過一系列的傳送訊息、入隊、出隊等環節，最後呼叫到了Handler的handleMessage()方法中，這時的handleMessage()方法已經是在主執行緒中執行的，因而我們當然可以在這裡進行UI操作了。
除了透過Handler的sendMessage方法來進行子執行緒和主執行緒進行通訊外，我們還可以透過以下的方法來達到相同的效果。
1、handler.post
我們來仔細分析一下原始碼進行說明。
public final boolean post(Runnable r)
{ return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}呼叫handler.post方法，將runnable引數轉化為一條message進行傳送的。接著我們進入getPostMessage(r)中進行分析看看。
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r; return m;
}將傳遞進來的runnable引數賦值給Message的callback變數，賦值給它有什麼用呢？我們還記不記得在Handler的dispatchMessage時會做一個判斷？？？
public void dispatchMessage(Message msg) { //判斷Message的callback是否為null，這裡的callback就是runnable
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}上面的callback是否為null的判斷決定著整個流程，如果callback不等於null的話我們進入handleCallback(msg)方法中一窺究竟。
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}看到沒？直接呼叫了run方法，其中的message.callback就是Runnable，所以它會直接執行run方法。所以對於在子執行緒中更新UI時使用handler.post 方法時，直接在run方法中進行UI更新如：
mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
handlerText.setText("result: this is post method");
}
});2、view.post
同理，我們也是進入到原始碼中進行分析一下：
/**
* Causes the Runnable to be added to the message queue.
* The runnable will be run on the user interface thread.
*
* @param action The Runnable that will be executed.
*
* @return Returns true if the Runnable was successfully placed in to the
* message queue. Returns false on failure, usually because the
* looper processing the message queue is exiting.
*
* @see #postDelayed
* @see #removeCallbacks
*/public boolean post(Runnable action) {
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo; if (attachInfo != null) { return attachInfo.mHandler.post(action);
} // Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run.
// Assume that the runnable will be successfully placed after attach.
getRunQueue().post(action); return true;
}
透過該方法的註釋我們就知道，首先會將runnable放進到Message佇列中去，然後在UI主執行緒中執行，呼叫handler的post方法，本質的原理都是一樣的。
3、runOnUiThread
對於runOnUiThread方法，我們從字面上也可以瞭解到是在主執行緒中執行的，我們詳細分析一下：
public final void runOnUiThread(Runnable action) { if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
mHandler.post(action);
} else {
action.run();
}
}程式碼很簡單，就是先判斷一下當前執行緒是否是UI主執行緒，是的話，直接執行run方法，不是的話透過Handler來實現。
透過以上四種在子執行緒中更新UI的方法，其內在的本質都是一樣的，都是藉助於Handler來實現的，本篇分析了非同步通訊機制中的Handler，透過本篇的學習與瞭解，對於實際專案中如果遇到相似的問題的話，我想應該可以迎刃而解了。知其然而知所以然！
最後我們來總結一下本篇文章中涉及到的各個物件的意思：
1、MessageQueue
訊息佇列，它的內部儲存了一組資料，以佇列的形式向外提供了插入和刪除的工作。但是它的內部實現並不是佇列，而是單連結串列。
2、Looper
會不停檢查是否有新的訊息，如果有就呼叫最終訊息中的Runnable或者Handler的handleMessage方法。對應提取並處理訊息。
3、Handler
Handler的工作主要包含訊息的傳送和接收過程。訊息的傳送可以透過post的一系列方法以及send的一系列方法來實現，不過最後都是透過send的一系列方法實現的。對應新增訊息和處理執行緒。
4、Message
封裝了需要傳遞的訊息，並且本身可以作為連結串列的一個節點，方便MessageQueue的儲存。
5、ThreadLocal
一個執行緒內部的資料儲存類，透過它可以在指定的執行緒中儲存資料，而其它執行緒無法獲取到。在Looper、AMS中都有使用。
來自 “ ITPUB部落格 ” ，連結：http://blog.itpub.net/1868/viewspace-2814517/，如需轉載，請註明出處，否則將追究法律責任。
相關文章
- Android訊息機制HandlerAndroid
- android訊息機制—HandlerAndroid
- Android的Handler訊息機制 解析Android
- Android訊息機制Handler用法Android
- Android 原始碼分析（二）handler 機制Android原始碼
- Android Handler 訊息機制詳述Android
- Android Handler MessageQueue Looper 訊息機制原理AndroidOOP
- Android 訊息機制：Handler、MessageQueue 和 LooperAndroidOOP
- Android Handler機制之Handler 、MessageQueue 、LooperAndroidOOP
- Android Handler機制之訊息池的擴充套件 SimplePool與SynchronizedPoolAndroid套件synchronized
- Android Handler機制之Message的傳送與取出Android
- Android-Handler訊息機制實現原理Android
- Android進階；Handler訊息機制詳解Android
- Android Handler訊息機制原始碼解讀Android原始碼
- Android非同步訊息機制Android非同步
- Android Handler機制之ThreadLocalAndroidthread
- Android訊息機制全面解析(Handler,MessageQueue,Looper,Threadlocal)AndroidOOPthread
- Android之Handler訊息傳遞機制詳解Android
- Android Handler機制之迴圈訊息佇列的退出Android佇列
- Handler訊息機制完全解析Handler解析
- Android Handler機制之Message及Message回收機制Android
- Android Handler機制之總目錄Android
- Android中的非同步訊息處理機制Android非同步
- Android全面解析之由淺及深Handler訊息機制Android
- Android Handler訊息傳遞機制：圖文解析工作原理Android
- Handler訊息傳遞機制
- Binder通訊機制與IPC通訊.md
- 使用 Frida 逆向分析 Android 應用與 BLE 裝置的通訊Android
- 學習 Android Handler 訊息機制需要注意這些問題！Android
- Android 9.0 原始碼_機制篇 -- 全面解析 HandlerAndroid原始碼
- Android Handler機制理解和AsyncTask使用小記Android
- Android 之 “只是想來談談 Handler 機制”Android
- Android--Handler機制及原始碼詳解Android原始碼
- Android Handler機制之記憶體洩漏Android記憶體
- Handler機制解析
- 深入理解Android非同步訊息處理機制Android非同步
- Android原始碼解析之一 非同步訊息機制Android原始碼非同步
- 原始碼分析：Android訊息處理機制原始碼Android