Android實習生 —— 異步處理之Handler

目錄

前言
  ActivityThread
    1、簡介特點
    2、主要責任
    3、特別規定（必須遵循）
    4、知識擴展
一、Handler簡述
    Handler是什么
    兩個作用
    常用方法
二、Handler實現原理
    1、相關概念
    2、為什么要用handler機制更新UI
    3、handler實現流程
三、Handler實例（Demo）
    1、安排消息或Runnable 在某個主線程中某個地方執行；
    2、安排一個動作在其他的線程中執行。（其他線程通過Handler機制UI線程中Button的內容）
    3、HandlerThread 總結使用
      （1）引言
      （2）常規用法
      （3）小實例
【附錄】
Demo

前言

在學習Handler之前，我們要先了解一下ActivityThread（主線程或UI線程）。

1、簡介特點

  • 管理應用進程的主線程的執行(相當于普通Java程序的main入口函數)，并根據AMS的要求負責調度和執行activities、broadcasts和其它操作。

  • 默認情況下，一個應用程序內的各個組件(如Activity、BroadcastReceiver、Service)都會在同一個進程(Process)里執行，且由此進程的【主線程】負責執行。 如果有特別指定(通過android:process)，也可以讓特定組件在不同的進程中運行。

2、主要責任

  • 責任1: 快速處理UI事件
    只有它才處理UI事件， 其它線程還不能存取UI畫面上的對象(如TextView等)，所以， 主線程也叫做UI線程。

  • 責任2: 快速處理Broadcast消息
    在BroadcastReceiver的onReceive()函數中，不宜占用太長的時間，否則導致【主線程】無法處理其它的Broadcast消息或UI事件。

3、特別規定（必須遵循）

  • 規定1：不可以在UI線程做耗時操作
    Android要求UI線程能根據用戶的要求做出快速響應，如果UI事件讓用戶等待時間超過5秒而未處理，或者在廣播接收者操作占用時間超過10秒， Android系統就會給用戶顯示ANR（Application is not responding）提示信息。
//產生耗時操作
bt1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                try {
                    // 讓UI線程睡上20s
                    Thread.sleep(20000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
ANR
  • 規定2：不可以子線程中更新UI
    Android要求在創建了ViewRootImpl之后不可在非UI線程中更新UI。
    舉例：
        bt1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        bt1.setText("子線程操作UI");
                    }
                }).start();
            }
        });

異常

Process: com.bb.handlerdemo, PID: 2531
android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

4、知識擴展

  • 如果我們把子線程操作UI的代碼這樣寫，反而沒有報異常
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        bt1= (Button) findViewById(R.id.bt1);
//        bt1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
//            @Override
//            public void onClick(View view) {
//                new Thread(new Runnable() {
//                    @Override
//                    public void run() {
//                        bt1.setText("子線程操作UI");
//                    }
//                }).start();
//            }
//        });
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                bt1.setText("子線程操作UI1");
            }
        }).start();
        
    }

解釋：在onCreate方法中創建的子線程訪問UI是一種極端的情況。
ViewRootImpl的創建是在onResume方法回調之后，而我們是在onCreate方法中創建了子線程并訪問UI，在那個時刻，ViewRootImpl是沒有創建的，無法通過checkThread方法檢查當前線程，所以程序沒有崩潰一樣能跑起來。
如果我們在線程里睡眠1秒鐘，程序就崩了。很明顯1秒后ViewRootImpl已經創建了。

一、Handler簡述

  • Handler是什么

    若把一些類似于下載的功能（既耗時且不一定有結果）寫在Activity(主線程)里，會違背“前言中寫到特別規定”從而導致Activity線程阻塞，產生ANR提示。因此，需要把這些耗時的操作放在單獨的子線程中。這就是Handler的使命，Handler提供異步處理的功能，接受子線程發送的數據，并用此數據配合主線程更新UI。

    【android在設計的時候就封裝了一套消息創建、傳遞、處理的Handler機制。如果不遵循就不能更新UI信息，就會報出異常。】

  • 兩個作用

    (1)安排消息或Runnable 在某個主線程中某個地方執行；
    (2)安排一個動作在不同的線程中執行。

  • 常用方法

//post類方法允許你排列一個Runnable對象到主線程隊列中
post(Runnable)//將Runnable直接添加入隊列
postAtTime(Runnable，long)//延遲一定時間后，將Runnable添加入隊列
postDelayed(Runnable long)//定時將Runnable添加入隊列

  //sendMessage類方法， 允許你安排一個帶數據的Message對象到隊列中，等待更新。
sendEmptyMessage(int what)//向隊列添加直接添加消息, 與sendMessage相比一個傳
//Message類型的msg，一個傳int類型的what，傳what的，最終會轉為msg。
sendMessage(Message)//向隊列添加直接添加消息
sendMessageAtTime(Message，long)//定時將消息發送到消息隊列
sendMessageDelayed(Message，long)//延遲一定時間后，將消息發送到消息隊列

二、Handler實現原理

1、相關概念

  • Message
    消息，理解為線程間通訊的數據單元。例如后臺線程在處理數據完畢后需要更新UI，則可發送一條包含更新信息的Message給UI線程。

  • Message Queue
    消息隊列，由Looper管理，用來存放通過Handler發布的消息，按照先進先出執行。

  • Handler
    Handler是Message的主要處理者，它把消息發送給Looper管理的MessageQueue，并負責處理Looper分發給他的消息。
    每個Handler實例，都會綁定到創建他的線程中(一般是位于主線程)。

  • Looper
    循環器，每個線程只有一個Looper，他負責管理MessageQueue，會不斷的從MessageQueue取出消息，分發給對象的handler。

為了保證當前線程有Looper對象，可以有兩種情況處理。

  • （1）主ui線程啟動，系統就初始化了一個Looper對象，只要在程序中直接創建handler，它就會和Looper自動綁定，然后用handler發送和處理消息。

  • （2）我們自己創建的線程要自己手動創建一個Looper對象了，因為除主線程外，Android中的線程默認是沒有開啟Looper的。創建Looper對象調用它的prepare()方法 是為了保證每個線程最多一個Looper對象。然后用Looper.loop()啟動它。此時loop()方法就會使用一個死循環不斷地取出MessageQueue()中的消息，并將消息分給所對應的Handler處理。

  • 【注意】寫在Looper.loop()之后的代碼不會被執行，這個函數內部應該是一個循環，當調用mHandler.getLooper().quit()后，loop才會中止，其后的代碼才能得以運行。

  • 線程
    UI thread 通常就是main thread，而Android啟動程序時會替它建立一個Message Queue。

  • 總結
    ** Handler負責發送消息，Loop負責接收到Message Queue容器中**
    一個線程里只有一個Looper對象以及一個MessageQueue數據結構。在你的應用程序里，可以定義多個Handler實例

    流程

2、為什么要用handler機制更新UI

最根本的目的就是為了解決多線程并發的問題！如果在一個activity中有多個線程去更新UI，并且沒有加鎖，就會出現界面錯亂的問題。但是如果對這些更新UI的操作都加鎖處理，又會導致性能下降。
處于對性能的問題考慮，不用再去關系多線程的問題，所有的更新UI的操作，都是在主線程的消息隊列中去輪訓的。

3、handler實現流程
協作關系

三、Handler實例（Demo）

1、安排消息或Runnable 在某個主線程中某個地方執行；
public class MainActivity extends Activity {
    //Handler安排 Runnable 在某個主線程中某個地方執行
    Handler handler = new Handler();
    Runnable thread = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("HandlerThread:" + Thread.currentThread().getId());
        }
    };
    private Button start;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        start = (Button) findViewById(R.id.start);
        start.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                handler.post(thread);
            }
        });
        System.out.println("Activity Thread:" + Thread.currentThread().getId());
    }
}

這個程序看上去似乎實現了Handler的異步機制，handler.post(thread)似乎實現了新啟線程的作用，不過通過執行我們發現，兩個線程的ID相同！也就是說，實際上thread還是原來 的主線程，由此可見，handler.post()方法并未真正新建線程，只是在原線程上執行而已，我們并未實現異步機制。我們再看下面這個Demo。

2、安排一個動作在其他的線程中執行。（其他線程通過Handler機制UI線程中Button的內容）
public class MainActivity extends Activity {
    Button button;
    MyHandler myHandler;

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        button = (Button) findViewById(R.id.start);
        //打印主線程id
        Log.d("ThreadId", "MainThreadId:"+Thread.currentThread().getId()+"");
        
        // 當創建一個新的Handler實例時，它會綁定到當前線程和消息的隊列中，開始分發數據
        myHandler = new MyHandler();
        
        //開啟子線程
        MyThread m = new MyThread();
        new Thread(m).start();
    }

    /**
     * 接收消息，處理消息 ，此Handler會與當前主線程一塊運行
     * */

    class MyHandler extends Handler {
        public MyHandler() {
        }

        public MyHandler(Looper L) {
            super(L);
        }

        // 子類必須重寫此方法，接收數據
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            Log.d("MyHandler", "handleMessage。。。。。。");
            super.handleMessage(msg);
            // 此處可以更新UI
            Bundle b = msg.getData();
            String color = b.getString("color");
            MainActivity.this.button.setText(color);

        }
    }

    class MyThread implements Runnable {
        public void run() {
            try {
                //6秒執行完畢
                Thread.sleep(6000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Log.d("ThreadId","MainThreadId:"+Thread.currentThread().getId()+"");
            Message msg = new Message();
            Bundle b = new Bundle();// 存放數據
            b.putString("color","我的名字");
            msg.setData(b);
            MainActivity.this.myHandler.sendMessage(msg); // 向Handler發送消息，更新UI

        }
    }
}
打印不同線程id

通過打印我們可以看到，兩個ID是不同的，新的線程啟動了！

3、HandlerThread 總結使用

（1）引言：我們為一個非主線程開啟一個Handler時候需要這么做



很明顯的一點就是，我們要在子線程中調用Looper.prepare() 為一個線程開啟一個消息循環，默認情況下Android中新誕生的線程是沒有開啟消息循環的。（主線程除外，主線程系統會自動為其創建Looper對象，開啟消息循環。） Looper對象通過MessageQueue來存放消息和事件。一個線程只能有一個Looper，對應一個MessageQueue。 然后通過Looper.loop() 讓Looper開始工作，從消息隊列里取消息，處理消息。

注意：寫在Looper.loop()之后的代碼不會被執行，這個函數內部應該是一個循環，當調用mHandler.getLooper().quit()后，loop才會中止，其后的代碼才能得以運行。

「其實這一切都可以用HandlerThread類來幫我們做。」

（2）常規用法

  • 創建一個HandlerThread
    mThread = new HandlerThread("handler_thread");

  • 啟動一個HandlerThread
    mThread.start();

（3）小實例

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private HandlerThread myHandlerThread;
    private Handler handler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //創建一個線程,線程名字：handler-thread
        myHandlerThread = new HandlerThread("handler-thread");
        //開啟一個線程
        myHandlerThread.start();
        //在這個線程中創建一個handler對象
        handler = new Handler(myHandlerThread.getLooper()) {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
                //這個方法是運行在 handler-thread 線程中的 ，可以執行耗時操作
                Log.d("handler ", "消息： " + msg.what + "  線程： " + Thread.currentThread().getName());
            }
        };
        //在主線程給handler發送消息
        handler.sendEmptyMessage(1);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //在子線程給handler發送數據
                handler.sendEmptyMessage(2);
            }
        }).start();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        //釋放資源
        myHandlerThread.quit();
    }
}

運行效果：

/com.app D/handler: 消息： 1  線程： handler-thread
/com.app D/handler: 消息： 2  線程： handler-thread

（4）HandlerThread的特點

  • HandlerThread將loop轉到子線程中處理，說白了就是將分擔MainLooper的工作量，降低了主線程的壓力，使主界面更流暢。

  • HandlerThread擁有自己的消息隊列，它不會干擾或阻塞UI線程。

  • 對于網絡IO操作，HandlerThread并不適合，因為它只有一個線程，還得排隊一個一個等著。

【附錄】

Demo

1、安排消息或Runnable 在某個主線程中某個地方執行；

2、安排一個動作在其他的線程中執行。（其他線程通過Handler機制UI線程中Button的內容）

3、HandlerThread 總結使用

整理作者：汪博
少壯不努力，老大徒悲傷。
本文為Android學習規劃打造，如有不好的地方請多多指教。

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