Android Handler机制理解

1.何谓Handler机制?

一般来说,当你的应用被创建的时候,会创建一条应用的主线程。因为效率的考虑,所有的View和Widget都不是线程安全的,所以相关操作强制放在同一个线程,这样就可以避免多线程带来的问题。这个线程就是主线程,也即UI线程。

当然,你可以创建自己的线程去做操作,但如何应用的主线程通信呢。那就要使用到Handler机制了。如果你将一个Handler和你的UI线程连接,处理消息的代码就将会在UI线程中执行。新线程和UI线程的通信是通过从你的新线程调用和主线程相关的Handler对象的相关方法实现的。

那接下来就要介绍一下这个消息通讯机制Handler,涉及到三个主要的类:Looper,Handler和Message类。

2.Looper

重点方法为:prepare()和loop()
Looper#prepare():

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private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
public static final void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper());
}

解释:首先它创建了一个ThreadLocal对象,它是一个线程内部的数据存储类,通过它可以在指定的线程中存储数据。然后在prepare方法中将looper存储在线程里面。

Looper#Looper():

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private Looper(boolean quitAllowed) {  
     mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);  
     mRun = true;  
     mThread = Thread.currentThread();  
}

而在构造方法中,Looper创建了一个MessageQueue,虽然是叫queue但其实内部实现是一个单链表。

Looper#loop():

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public static void loop() {  
        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;  
        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,  
        // and keep track of what that identity token actually is.  
        Binder.clearCallingIdentity();  
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();  
        for (;;) {  
            Message msg = queue.next(); // might block  
            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 
            Printer logging = me.mLogging;  
            if (logging != null) {  
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +  
                        msg.callback + ": " + msg.what);  
            }    
            msg.target.dispatchMessage(msg);    
            if (logging != null) {  
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);  
            }   
            // Make sure that during the course of dispatching the  
            // identity of the thread wasn't corrupted.  
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();  
            if (ident != newIdent) {  
                Log.wtf(TAG, "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);  
            }    
            msg.recycle();  
        }  
public static Looper myLooper() {
      return sThreadLocal.get();
}
}

解释:方法直接返回了前面sThreadLocal存储的Looper实例,如果me为null则抛出异常,也就是说looper方法必须在prepare方法之后运行。拿到该looper实例中的mQueue即消息队列后进入了无限循环,不断从队列中取出一条消息,如果没有消息则阻塞。如果取得消息使用调用msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交给msg的target的dispatchMessage方法去处理。而msg的target是什么呢?其实就是前面讲到的handler对象,最后会释放消息占据的资源。

Looper类总结:
1.与当前线程绑定,保证一个线程只会有一个Looper实例,同时一个Looper实例也只有一个MessageQueue。
2.loop()方法,不断从MessageQueue中去取消息,交给message的target的dispatchMessage去处理。

接下来就要讲发送消息的对象了,这个对象就是Handler。

3.Handler

主要作用是将一个任务切换到某个指定的线程中去执行,同时为了解决在子线程中无法访问UI的矛盾。

所以我们首先看Handler的构造方法,看其如何与MessageQueue联系上的。

Handler#Handler():

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public Handler() {  
        this(nullfalse);  
}  
public Handler(Callback callback, boolean async) {  
        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());  
            }  
        }    
        mLooper = Looper.myLooper();  
        if (mLooper == null) {  
            throw new RuntimeException(  
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");  
        }  
        mQueue = mLooper.mQueue;  
        mCallback = callback;  
        mAsynchronous = async;  
}

解释:在构造的时候会检查当前的Handler是否为静态类,不是静态声明的话会打印Log,提示会有内存泄漏现象的产生,然后通过Looper.myLooper()方法获取到当前线程的Looper实例(mLooper)并进一步获取到当前线程的消息队列(mQueue),这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。

使用的时候我们会经常使用到sendMessage方法,我们来看看源码实现:

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public final boolean sendMessage(Message msg)  {  
     return sendMessageDelayed(msg, 0);  
 }
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {  
     Message msg = Message.obtain();  
     msg.what = what;  
     return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);  
 } 
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {  
       if (delayMillis < 0) {  
           delayMillis = 0;  
       }  
       return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);  
}  
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);  
}

一路跳到最后的enqueueMessage方法,enqueueMessage中首先为msg.target赋值为this,因为Looper中的loop方法会取出每个msg然后交给msg,target.dispatchMessage(msg)去处理消息,也就是把当前的handler作为msg的target属性。最终会调用queue的enqueueMessage的方法,保存到消息队列中去。

现在已经很清楚了Looper会调用prepare()和loop()方法,在当前执行的线程中保存一个Looper实例,这个实例会保存一个MessageQueue对象,然后当前线程进入一个无限循环中去,不断从MessageQueue中读取Handler发来的消息。然后再回调创建这个消息的handler中的dispatchMessage方法。
Handler#dispatchMessage():

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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);  // 并直接调用callback的run方法!
        } else { 
            // 如果handler本身设置了callback,则执行callback 
            if (mCallback != null) {  
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                    return;  
                }  
            }
// 如果message没有callback,则调用handler的钩子方法handleMessage
            handleMessage(msg);  
        }  
}``` 
几个变量和方法的解释: 
1.callback:message携带的Runnable对象,实际上就是Handler的post方法所传递的Runnable参数。
我们来看一下Handler的post方法源码实现:
```java
mHandler.post(new Runnable()  {  
        @Override  
        public void run()  {  
            // code  
        }  
});

其实这个Runnable并没有创建什么线程,而是发送了一条消息:

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public final boolean post(Runnable r)  {  
      return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);  
}  
private static Message getPostMessage(Runnable r) {  
      Message m = Message.obtain();  
      m.callback = r;  
      return m;  
}

在getPostMessage中,得到了一个Message对象,然后将我们创建的Runable对象作为callback属性,赋值给了此message。
注意:产生一个Message对象,可以new,也可以使用Message.obtain()方法;两者都可以,但是更建议使用obtain方法,因为Message内部维护了一个Message池用于Message的复用,避免使用new重新分配内存。

2.mCallback:可通过Handler handler = new Handler(callback); 可以用来创建一个Handler实例但不需要派生Handler子类。它可用来拦截消息!当mCallback的handleMessage返回true的时候可以拦截消息,具体的逻辑看上面的代码很容易理解!

3.handleMessage(msg):它是一个空方法,为什么呢,因为消息的最终回调是由我们控制的,我们在创建handler的时候都是复写handleMessage方法,然后根据msg.what进行消息处理。

到此,这个流程已经解释完毕,总结一下:
1.首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例,然后该实例中保存一个MessageQueue对象;因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次,所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个。
2.Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环,不端从MessageQueue的实例中读取消息,然后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
3.Handler的构造方法,会首先得到当前线程中保存的Looper实例,进而与MessageQueue相关联。
4.Handler的sendMessage方法,会给msg的target赋值为handler自身,然后加入MessageQueue中。
5.在构造Handler实例时,我们会重写handleMessage方法,也就是msg.target.dispatchMessage(msg)。
6.在Activity中,我们并没有显示的调用Looper.prepare()和Looper.loop()方法,是因为在Activity的启动代码中,已经在当前UI线程调用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

下面是个人认为在 Activity 中一个合格的 Handler 该有的样子:

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private static class MyHandler extends Handler {
private WeakReference<CustomActivity> activityWeakReference;
public MyHandler(CustomActivity activity) {
activityWeakReference = new WeakReference<CustomActivity>(activity);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
CustomActivity activtiy = activityWeakReference.get();
if (activity != null) {
// code
}
}
}

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