Android Handler 机制 - Looper,Message,MessageQueue

简介: Android Studio 2.3API 25从源码角度分析Handler机制。有利于使用Handler和分析Handler的相关问题。Handler 简介一个Handler允许发送和处理Message,通过关联线程的 MessageQueue 执行 Runnable 对象。
  • Android Studio 2.3
  • API 25

从源码角度分析Handler机制。有利于使用Handler和分析Handler的相关问题。

Handler 简介

一个Handler允许发送和处理Message,通过关联线程的 MessageQueue 执行 Runnable 对象。
每个Handler实例都和一个单独的线程及其消息队列绑定。
可以将一个任务切换到Handler所在的线程中去执行。一个用法就是子线程通过Handler更新UI。

主要有2种用法:

    1. 做出计划,在未来某个时间点执行消息和Runnable
    1. 在其他线程规划并执行任务

要使用好Handler,需要了解与其相关的 MessageQueueMessageLooper;不能孤立的看Handler
Handler就像一个操作者(或者像一个对开发者开放的窗口),利用MessageQueueLooper来实现任务调度和处理

    // 这个回调允许你使用Handler时不新建一个Handler的子类
    public interface Callback {
        public boolean handleMessage(Message msg);
    }
    final Looper mLooper; // Handler持有 Looper 的实例
    final MessageQueue mQueue; // 持有消息队列
    final Callback mCallback;

在Handler的构造器中,我们可以看到消息队列是相关的Looper管理的

    public Handler(Callback callback, boolean async) {
        // 处理异常
        mLooper = Looper.myLooper();
        // 处理特殊情况...
        mQueue = mLooper.mQueue; // 获取的是Looper的消息队列
    }

    public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
        mLooper = looper;
        mQueue = looper.mQueue; // 获取的是Looper的消息队列
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

Android是消息驱动的,实现消息驱动有几个要素:

  • 消息的表示:Message
  • 消息队列:MessageQueue
  • 消息循环,用于循环取出消息进行处理:Looper
  • 消息处理,消息循环从消息队列中取出消息后要对消息进行处理:Handler

初始化消息队列

在Looper构造器中即创建了一个MessageQueue

发送消息

通过Looper.prepare初始化好消息队列后就可以调用Looper.loop进入消息循环了,然后我们就可以向消息队列发送消息,
消息循环就会取出消息进行处理,在看消息处理之前,先看一下消息是怎么被添加到消息队列的。

消息循环

Java层的消息都保存在了Java层MessageQueue的成员mMessages中,Native层的消息都保存在了Native Looper的
mMessageEnvelopes中,这就可以说有两个消息队列,而且都是按时间排列的。

为什么要用Handler这样的一个机制

因为在Android系统中UI操作并不是线程安全的,如果多个线程并发的去操作同一个组件,可能导致线程安全问题。
为了解决这一个问题,android制定了一条规则:只允许UI线程来修改UI组件的属性等,也就是说必须单线程模型,
这样导致如果在UI界面进行一个耗时较长的数据更新等就会形成程序假死现象 也就是ANR异常,如果20秒中没有完成
程序就会强制关闭。所以比如另一个线程要修改UI组件的时候,就需要借助Handler消息机制了。

Handler发送和处理消息的几个方法

1.void handleMessage( Message msg):处理消息的方法,该方法通常被重写。
2.final boolean hasMessage(int what):检查消息队列中是否包含有what属性为指定值的消息
3.final boolean hasMessage(int what ,Object object) :检查消息队列中是否包含有what好object属性指定值的消息
4.sendEmptyMessage(int what):发送空消息
5.final Boolean send EmptyMessageDelayed(int what ,long delayMillis):指定多少毫秒发送空消息
6.final boolean sendMessage(Message msg):立即发送消息
7.final boolean sendMessageDelayed(Message msg,long delayMillis):多少秒之后发送消息

与Handler工作的几个组件Looper、MessageQueue各自的作用:

  • 1.Handler:它把消息发送给Looper管理的MessageQueue,并负责处理Looper分给它的消息
  • 2.MessageQueue:管理Message,由Looper管理
  • 3.Looper:每个线程只有一个Looper,比如UI线程中,系统会默认的初始化一个Looper对象,它负责管理MessageQueue,
    不断的从MessageQueue中取消息,并将相对应的消息分给Handler处理

Handler.java (frameworks/base/core/java/android/os)

    // 将消息添加到队列前,先判断队列是否为null
    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);
    }
// ......
    // 将消息添加到队列中
    private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this; // 将自己指定为Message的Handler
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

从这里也不难看出,每个Message都持有Handler。如果Handler持有Activity的引用,Activity onDestroy后Message却仍然在队列中,
因为Handler与Activity的强关联,会造成Activity无法被GC回收,导致内存泄露。
因此在Activity onDestroy 时,与Activity关联的Handler应清除它的队列由Activity产生的任务,避免内存泄露。

消息队列 MessageQueue.java (frameworks/base/core/java/android/os)

    // 添加消息
    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        // 判断并添加消息...
        return true;
    }

Handler.sendEmptyMessage(int what) 流程解析

获取一个Message实例,并立即将Message实例添加到消息队列中去。

简要流程如下

// Handler.java
// 立刻发送一个empty消息
sendEmptyMessage(int what) 

// 发送延迟为0的empty消息  这个方法里通过Message.obtain()获取一个Message实例
sendEmptyMessageDelayed(what, 0) 

// 计算消息的计划执行时间,进入下一阶段
sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)

// 在这里判断队列是否为null  若为null则直接返回false
sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)

// 将消息添加到队列中
enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)

// 接下来是MessageQueue添加消息
// MessageQueue.java
boolean enqueueMessage(Message msg, long when)

部分源码如下

    public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }

    public final boolean sendEmptyMessage(int what)
    {
        return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
    }

    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);
    }

Handler 取消任务 removeCallbacksAndMessages

要取消任务时,调用下面这个方法

public final void removeCallbacksAndMessages(Object token) {
    mQueue.removeCallbacksAndMessages(this, token);
}

通过调用Message.recycleUnchecked()方法,取消掉与此Handler相关联的Message。

相关的消息队列会执行取消指令

void removeCallbacksAndMessages(Handler h, Object object)

Message 和 MessageQueue 简介

Message

Message 属于被传递,被使用的角色
Message 是包含描述和任意数据对象的“消息”,能被发送给Handler
包含2个int属性和一个额外的对象
虽然构造器是公开的,但获取实例最好的办法是调用Message.obtain()Handler.obtainMessage()
这样可以从他们的可回收对象池中获取到消息实例

一般来说,每个Message实例握有一个Handler

部分属性值

    /*package*/ Handler target; // 指定的Handler
    
    /*package*/ Runnable callback;
    
    // 可以组成链表
    // sometimes we store linked lists of these things
    /*package*/ Message next;

重置自身的方法,将属性全部重置

public void recycle()
void recycleUnchecked()

获取Message实例的常用方法,得到的实例与传入的Handler绑定

    /**
     * Same as {@link #obtain()}, but sets the value for the <em>target</em> member on the Message returned.
     * @param h  Handler to assign to the returned Message object's <em>target</em> member.
     * @return A Message object from the global pool.
     */
    public static Message obtain(Handler h) {
        Message m = obtain();
        m.target = h;

        return m;
    }

将消息发送给Handler

    /**
     * Sends this Message to the Handler specified by {@link #getTarget}.
     * Throws a null pointer exception if this field has not been set.
     */
    public void sendToTarget() {
        target.sendMessage(this); // target 就是与消息绑定的Handler
    }

调用这个方法后,Handler会将消息添加进它的消息队列MessageQueue

MessageQueue

持有一列可以被Looper分发的Message。
一般来说由Handler将Message添加到MessageQueue中。

获取当前线程的MessageQueue方法是Looper.myQueue()

Looper 简介

Looper与MessageQueue紧密关联

在一个线程中运行的消息循环。线程默认情况下是没有与之管理的消息循环的。
要创建一个消息循环,在线程中调用prepare,然后调用loop。即开始处理消息,直到循环停止。

大多数情况下通过Handler来与消息循环互动。

Handler与Looper在线程中交互的典型例子

class LooperThread extends Thread {
    public Handler mHandler;
    public void run() {
        Looper.prepare(); // 为当前线程准备一个Looper
        // 创建Handler实例,Handler会获取当前线程的Looper
        // 如果实例化Handler时当前线程没有Looper,会报异常 RuntimeException
        mHandler = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
                // process incoming messages here
            }
        };
        Looper.loop(); // Looper开始运行
    }
}

Looper中的属性

Looper持有MessageQueue;唯一的主线程Looper sMainLooper;Looper当前线程 mThread
存储Looper的sThreadLocal

    // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
    private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class

    final MessageQueue mQueue; // Handler会获取这个消息队列实例(参考Handler构造器)
    final Thread mThread; // Looper当前线程

ThreadLocal并不是线程,它的作用是可以在每个线程中存储数据。

Looper 方法

准备方法,将当前线程初始化为Looper。退出时要调用quit

public static void prepare() {
    prepare(true);
}

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    if (sThreadLocal.get() != null) {
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); // Looper实例存入了sThreadLocal
}

prepare方法新建 Looper 并存入 sThreadLocal sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed))
ThreadLocal<T>

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

当要获取Looper对象时,从sThreadLocal获取

    // 获取与当前线程关联的Looper,返回可以为null
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

在当前线程运行一个消息队列。结束后要调用退出方法quit()

public static void loop()

准备主线程Looper。Android环境会创建主线程Looper,开发者不应该自己调用这个方法。
UI线程,它就是ActivityThread,ActivityThread被创建时就会初始化Looper,这也是在主线程中默认可以使用Handler的原因。

public static void prepareMainLooper() {
    prepare(false); // 这里表示了主线程Looper不能由开发者来退出
    synchronized (Looper.class) {
        if (sMainLooper != null) {
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
        }
        sMainLooper = myLooper();
    }
}

获取主线程的Looper。我们开发者想操作主线程时,可调用此方法

public static Looper getMainLooper()

请参考: http://rustfisher.github.io/2017/06/07/Android_note/Android-Handler/

目录
相关文章
|
4天前
|
算法 Linux 调度
深入探索安卓系统的多任务处理机制
【10月更文挑战第21天】 本文旨在为读者提供一个关于Android系统多任务处理机制的全面解析。我们将从Android操作系统的核心架构出发,探讨其如何管理多个应用程序的同时运行,包括进程调度、内存管理和电量优化等方面。通过深入分析,本文揭示了Android在处理多任务时所面临的挑战以及它如何通过创新的解决方案来提高用户体验和设备性能。
8 1
|
9天前
|
存储 安全 Android开发
探索Android与iOS的隐私保护机制
在数字化时代,移动设备已成为我们生活的一部分,而隐私安全是用户最为关注的问题之一。本文将深入探讨Android和iOS两大主流操作系统在隐私保护方面的策略和实现方式,分析它们各自的优势和不足,以及如何更好地保护用户的隐私。
|
28天前
|
消息中间件 存储 Java
Android面试高频知识点(2) 详解Android消息处理机制(Handler)
Android面试高频知识点(2) 详解Android消息处理机制(Handler)
|
1月前
|
消息中间件 存储 Java
Android面试高频知识点(2) 详解Android消息处理机制(Handler)
Android面试高频知识点(2) 详解Android消息处理机制(Handler)
48 1
|
API Android开发 存储
|
消息中间件 安全 Java
|
4天前
|
开发框架 前端开发 Android开发
安卓与iOS开发中的跨平台策略
在移动应用开发的战场上,安卓和iOS两大阵营各据一方。随着技术的演进,跨平台开发框架成为开发者的新宠,旨在实现一次编码、多平台部署的梦想。本文将探讨跨平台开发的优势与挑战,并分享实用的开发技巧,帮助开发者在安卓和iOS的世界中游刃有余。
|
9天前
|
搜索推荐 Android开发 开发者
探索安卓开发中的自定义视图:打造个性化UI组件
【10月更文挑战第39天】在安卓开发的世界中,自定义视图是实现独特界面设计的关键。本文将引导你理解自定义视图的概念、创建流程,以及如何通过它们增强应用的用户体验。我们将从基础出发,逐步深入,最终让你能够自信地设计和实现专属的UI组件。
|
11天前
|
Android开发 Swift iOS开发
探索安卓与iOS开发的差异和挑战
【10月更文挑战第37天】在移动应用开发的广阔舞台上,安卓和iOS这两大操作系统扮演着主角。它们各自拥有独特的特性、优势以及面临的开发挑战。本文将深入探讨这两个平台在开发过程中的主要差异,从编程语言到用户界面设计,再到市场分布的不同影响,旨在为开发者提供一个全面的视角,帮助他们更好地理解并应对在不同平台上进行应用开发时可能遇到的难题和机遇。