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大话Android的消息机制(Handler、Looper、Message...)

xtuhcy
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发布于 2016/04/27 13:33
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#大话Android的消息机制(Handler、Looper、Message...) Android的开发很重要的一点就是理解它的消息机制,Android的消息机制涉及到概念不少,HandlerThread、Handler、Looper、MessageQueue、Message、MessagePool,初学者往往看到这里就傻眼了,这么多概念。本文试着以一个比较容易理解的方式让大家明白Android的消息机制。读者必须有一些java线程的概念,这个是最基本的要求。 ##为什么要用消息机制 我们可以把线程理解为一个接收指令能自己干活的“机器人”。Android中有个很重要的线程,它负责和使用者交互的,我们叫它UI线程。UI线程负责接收使用者在界面上的操作,将处理结果在界面中反馈给使用者。这里就存在一个问题了。如果UI线程处理很久很久也没有反馈,使用者就会一直在那待定UI线程反馈处理结果。使用者既不能干别的,也不知道到底什么时候能结束,这对使用者来说体验非常的不好。

为了解决这个问题,很容易想到的办法就是我们雇佣很多“机器人”。负责和使用者打交道的UI线程只负责接收使用者的操作指令,将处理结果反馈给使用者。费时的处理交给其他“机器人”。那么我们怎么构造其他的“机器人”呢?

##构造一个“机器人” HandlerThread就是我们要制作的“机器人”,HandlerThread是一个线程,因为他直接继承自Thread类:

public class HandlerThread extends Thread

继承自Thread就一定要实现run()方法,这里我不贴源代码了,一看源代码有的人就头大了,我说一下HandlerThread这个线程主要都干了些什么:

  1. 生成一个Looper的实例,Looper实例会再生成一个MessageQueue实例,并将Looper实例放到线程的本地变量(ThreadLocal)中。如果对ThreadLoacl没有概念的话,可以这么理解:ThreadLocal是一个变量,它绑定在HandlerThread这个线程上,其他线程都不能访问这个变量。既然其他线程都不能访问,那么ThreadLocal就是线程安全的了。
  2. 调用onLooperPrepared()方法,这个方法在子类中实现,通常我们用这个方法生成Handler实例,后面我们会说为什么在这里实例化Handler。
  3. 调用Looper开始循环处理消息。

到这里我们来看看这个我们制作的“机器人”能干什么?这个“机器人”拥有一个Looper,Looper里有一个MessageQueue,Looper的工作就是始终盯着MessageQueue队列,看是否有消息需要处理。那么消息由谁来处理呢?

##用Handler处理消息 我们先知道一个概念,每个Message都拥有自己的Handler(post方式除外,后面会讲),后面说Message的构造时会说Message和Handler的关系。刚才说了,一般在onLooperPrepared()方法中生成Handler实例。因为在调用了onLooperPrepared()后才开始循环获取消息进行处理,如果在onLooperPrepared()方法后实例化Handler,那么Looper获取到的消息没办法处理,就尴尬了。

这里说一下Handler的实例化过程,也不贴源代码了:

  1. 首先,Handler就是一个普通的类,没有继承任何类和接口:

     public class Handler
    

    消息处理覆盖handleMessage方法:

     public void handleMessage(Message msg) {}
    
  2. 通过ThreadLocal获得当前线程绑定的Looper,这个很重要,在哪个线程下构造的Handler他所持有的Looper是当前线程的,通过这种方式可以达到UI线程和其他线程的交互。

  3. 通过Looper获得MessageQueue

到这里我们可以看出来,Handler持有MessageQueue,它能和MessageQueue进行沟通。消息就是通过Handler来进行入队列操作,将出队列的消息交给handleMessage处理。

##构造一个消息 我们现在有很多图片需要下载,每个下载任务就是一个消息,我们要将下载任务的消息构造出来并放到MessageQueue中。首先我们需要构造Message。Message的构造不是简单的new,可能出于对移动设备内存使用的限制,Message的构造使用的是对象池的技术。下面这个图很好的解释了对象池的概念: 总的来说就是,Message对象不能无限创造,最大50个

private static final int MAX_POOL_SIZE = 50

Message的构造有两种方式:

  1. 最容易理解的方式,但是也是比较麻烦的方式:

     Message msg = Message.obtain();//从对象池中获取一个消息
     msg.what = 0;//指定一个消息类型
     msg.obj = obj;//消息中绑定的对象
     msg.setTarget(handler);//这个消息由哪个handler来处理
    
  2. 通过Handler构造消息

     Message msg = handler.obtainMessage(what, obj);
    

这种通过handler构造的消息,消息的handler就是当前handler。

最后是将Message放入队列中,上面说过handler持有MessageQueue,那么将Hanlder放入队列的操作当然是由Hanlder来完成:

handler.sendMessage(msg)

handler既然能生成消息,也能将消息放到队列中,那么是不是可以一步就搞定呢,答案当然是可以:

handler.obtainMessage(what, obj).sendToTarget();

handler看上去是一个粘合剂,通过Handler生成消息并放入队列,Looper将取出的消息再交给Handler处理。

##通过Handler的post处理消息 public final boolean post(Runnable r) Handler有一个post方法也经常用到,它有啥特别的呢?看上去它传入了一个Runnable,好像是用线程处理消息的意思,实际上,并不是。

post方法也会生成一个Message,同时将Message放入队列中,生成的Message并没有what、obj、handler等信息,而是会携带一个callback,这个callback就是post的参数r。Looper在获得消息后会根据是否包含callback来决定采用哪种方式处理消息,这里有必要贴出源码,这段源码也比较好理解:

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}

可以看到handleCallback(msg)并不是调用的线程的start(),而是调用的run()。也就是说这个Runnable不是启动异步线程去执行的。那么我们什么情况下使用post呢?如果无法在实例化Handler时明确handleMessage()方法的处理逻辑,我们通常先不定义handleMessage(),而是在其他地方动态的加入处理逻辑。

##UI线程和HandlerThread的交互 这里我们先将自定义的HandlerThread线程称为myThread,其对应的Handler为myHandler。UI线程称为uiThread,其对应的Handler为uiHandler。

myThread线程获取消息后会调用myHandler.handleMessage()处理消息,这里我们认为这个任务是下载图片,图片下载完成后,需要通知uiThread将图片显示到界面上。所有我们通过uiHandler将更新界面的消息发送到队列中。这种情况下uiHandler事先并不知道要更新界面的哪个地方,无法实现在实例化uiHandler时定义handleMessage(),因此这里采用post的方式,也就是uiHandler.post(Runnable r)。在r里我们实现更新ui界面的操作。

##总结一下

  1. 一个HandlerThread实例拥有一个Looper实例,一个Looper实例拥有一个MessageQueue实例;
  2. 在哪个线程实例化Handler,这个Handler就拥有哪个线程的MessageQueue;
  3. Message的实例化是通过对象池实现的,最大50个;
  4. Handler是一个粘合剂,生成Message并将消息发送到线程的MessageQueue中;
  5. Handler处理消息有两种方式,handleMessage()和post(Runnable r)
  6. 消息是单线程一个一个处理的,通过队列实现异步

##彩蛋 看完这篇文章的同学,你们是否明白了?说实话我也不敢保证你能完全看明白,虽然我尽量用通俗的语言来解释。思考一下这其中有几个问题:

  1. 消息都是单线程处理,一个一个来,如果界面中有很多图片需要下载,也只能一个一个的下载。
  2. 使用起来过于繁琐,真的很繁琐……

还有别的简单方式吗?做过web开发的都知道ajax,异步获取数据返回后更新ui,其实利用Android消息机制异步更新UI的方式和ajax挺像的,是否能把Android的消息机制包装成类似ajax的方式呢?我写了个demo,代码开源在AndAjax,有兴趣的同学可以看看源代码,其实就一个类,依赖okhttp。代码的风格是这样的:

$.ajax("url", new AndAjax.Callback<String>() {
    @Override
    public void onSuccess(String json) {

    }

    @Override
    public void onError(int state, Exception ex) {

    }
});

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