Handler的原理

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序言:為了印象更深刻,我寫了一個項目參考了Handler的源碼進行編寫,是源碼的一個簡單版本,但是實現的主要功能是有清晰說明的。地址:https://github.com/chuanqiLjp/TestHandler,歡迎start。。。

Handler的總結歸納

  1. MessageQueue:存儲消息,包含插入和讀取消息的操作:

    1. enqueueMessage():添加消息,實際上是單鏈表的操作,若消息隊列滿則添加消息的線程阻塞等待被喚醒;

    2. next():讀取消息伴隨著消息的刪除(相當于出隊列),是一個無限循環,若無消息則一直阻塞等待,若有新消息到來則返回該消息并從鏈表中移除;

  2. Looper: 一個線程只能創建一個Looper對象,一個Looper對象只有一個MessageQueue(在Looper的構造方法中實例化),創建Looper對象使用Looper.prepare(),使用Looper.loop()啟動消息循環,不斷的從MessageQueue中獲取消息,在交給Message的target屬性所對應的Handler去處理(由于通常Looper對象會在主線程中創建并調用Looper.loop()去輪詢消息,因此該方法執行在主線程中),若取到空消息則loop()退出循環(調用了Looper的quit()或quitSafely()才會取到空消息);

  3. Handler:消息的發送和處理,

    1. 發送消息:通過post()或sendMessage(),再調用MessageQueue的enqueueMessage()插入消息隊列

    2. 處理消息:當Looper的loop()方法中的循環調用MessageQueue的next()取到消息后,調用 msg.target.dispatchMessage(msg)進行分發,其Handler中事件處理的優先級順序:Message.callback(Runnable) -> mCallBack(CallBack接口的子類) ->Handler或子類的handleMessage()【平時使用的是優先級最低的】

單線程模型中Message、Handler、MessageQueue、Looper之間的關系

簡單的說,Handler獲取當前線程中的looper對象,looper用來從存放Message的MessageQueue中取出Message,再有Handler進行Message的分發和處理.

Message Queue(消息隊列):用來存放通過Handler發布的消息,通常附屬于某一個創建它的線程,可以通過Looper.myQueue()得到當前線程的消息隊列

Handler:可以發布或者處理一個消息或者操作一個Runnable,通過Handler發布消息,消息將只會發送到與它關聯的消息隊列,然也只能處理該消息隊列中的消息

Looper:是Handler和消息隊列之間通訊橋梁,程序組件首先通過Handler把消息傳遞給Looper,Looper把消息放入隊列。Looper也把消息隊列里的消息廣播給所有的

Handler:Handler接受到消息后調用handleMessage進行處理

Message:消息的類型,在Handler類中的handleMessage方法中得到單個的消息進行處理

在單線程模型下,為了線程通信問題,Android設計了一個Message Queue(消息隊列), 線程間可以通過該Message Queue并結合Handler和Looper組件進行信息交換。下面將對它們進行分別介紹:

  1. Message

    Message消息,理解為線程間交流的信息,處理數據后臺線程需要更新UI,則發送Message內含一些數據給UI線程。

  2. Handler

    Handler處理者,是Message的主要處理者,負責Message的發送,Message內容的執行處理。后臺線程就是通過傳進來的 Handler對象引用來sendMessage(Message)。而使用Handler,需要implement 該類的 handleMessage(Message)方法,它是處理這些Message的操作內容,例如Update UI。通常需要子類化Handler來實現handleMessage方法。

  3. Message Queue

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

    每個message queue都會有一個對應的Handler。Handler會向message queue通過兩種方法發送消息:sendMessage或post。這兩種消息都會插在message queue隊尾并按先進先出執行。但通過這兩種方法發送的消息執行的方式略有不同:通過sendMessage發送的是一個message對象,會被 Handler的handleMessage()函數處理;而通過post方法發送的是一個runnable對象,則會自己執行。

  4. Looper

    Looper是每條線程里的Message Queue的管家。Android沒有Global的Message Queue,而Android會自動替主線程(UI線程)建立Message Queue,但在子線程里并沒有建立Message Queue。所以調用Looper.getMainLooper()得到的主線程的Looper不為NULL,但調用Looper.myLooper() 得到當前線程的Looper就有可能為NULL。對于子線程使用Looper,API Doc提供了正確的使用方法:這個Message機制的大概流程:

    1. 在Looper.loop()方法運行開始后,循環地按照接收順序取出Message Queue里面的非NULL的Message。

    2. 一開始Message Queue里面的Message都是NULL的。當Handler.sendMessage(Message)到Message Queue,該函數里面設置了那個Message對象的target屬性是當前的Handler對象。隨后Looper取出了那個Message,則調用 該Message的target指向的Hander的dispatchMessage函數對Message進行處理。在dispatchMessage方法里,如何處理Message則由用戶指定,三個判斷,優先級從高到低:

      1. Message里面的Callback,一個實現了Runnable接口的對象,其中run函數做處理工作;

      2. Handler里面的mCallback指向的一個實現了Callback接口的對象,由其handleMessage進行處理;

      3. 處理消息Handler對象對應的類繼承并實現了其中handleMessage函數,通過這個實現的handleMessage函數處理消息。

    由此可見,我們實現的handleMessage方法是優先級最低的!

    1. Handler處理完該Message (update UI) 后,Looper則設置該Message為NULL,以便回收!

    在網上有很多文章講述主線程和其他子線程如何交互,傳送信息,最終誰來執行處理信息之類的,個人理解是最簡單的方法——判斷Handler對象里面的Looper對象是屬于哪條線程的,則由該線程來執行!

    1. 當Handler對象的構造函數的參數為空,則為當前所在線程的Looper;

    2. Looper.getMainLooper()得到的是主線程的Looper對象,Looper.myLooper()得到的是當前線程的Looper對象。

Handler的原理

ThreadLocal

ThreadLocal是一個線程內部的數據存儲類 ,實質上是一個泛型類,定義為:public class ThreadLocal<T>。通過它可以在某個指定線程中存儲數據,數據存儲以后,只有在指定線程(存儲數據的線程) 中可以獲取到它存儲的數據,對于其他的線程來說無法獲取到它的數據。

通過使用ThreadLocal,能夠讓同一個數據對象在不同的線程中存在多個副本,而這些副本互不影響。Looper的實現中便使用到了ThreadLocal。通過使用ThreadLocal,每個線程都有自己的Looper,它們是同一個數據對象的不同副本,并且不會相互影響。

ThreadLocal中有一個內部類ThreadLocalMap,ThreadLocal中有一個內部類Entry,Entry中的Object value這個value實際上就是每一個線程中的數據副本。ThreadLocalMap中有一個存放Entry的數組:Entry[] table。 ThreadLocal類的部分代碼如下:

image.png

ThreadLocal的set 方法:實際上就是往ThreadLocalMap對象(map)維護的對象數組table中插入數據。

image.png

ThreadLocal的get 方法,調用了ThreadLocalMap的getEntry()方法:

image.png

ThreadLocalMap的getEntry() 方法:

image.png

i的值是由線程的哈希碼和(table的長度-1)進行“按位與”運算,所有每個線程得到的i是不一樣的,因此最終數據副本在table中的位置也不一樣。

MessageQueue

MessageQueue主要包含兩個操作,插入和讀取。讀取操作的函數是next() ,該操作同時也會伴隨著刪除操作(相當于出隊列),插入操作對應的函數是enqueueMessage()enqueueMessage() 實際上就是單鏈表的插入操作。next() 方法是一個無限循環的方法,如果消息隊列中沒有消息,那么next()方法會一直阻塞。當有新消息到來時,next()方法會返回這條消息并將其從單鏈表中移除。

Looper

Looper在Android的消息機制中扮演著消息循環的角色,它會不停地從MessageQueue中查看是否有新的Message到來,如果有新消息就會立刻處理,否則就一直阻塞在那里。一個線程只能有一個Looper對象,從而也只有一個MessageQueue(在Looper的構造方法初始化)。

Looper中的幾個重要的成員變量:

image.png

Looper的構造方法,在構造方法中,創建了一個MessageQueue 實例:

image.png

當需要為一個線程創建Looper對象時,需要調用Looper的prepare() 方法(該方法在一個線程中只能調用一次,否則會拋出異常):

image.png

loop() 的消息循環中,實際上是調用了MessageQueue的next() 方法。

image.png
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Looper主要作用:
1、 與當前線程綁定,保證一個線程只會有一個Looper實例,同時一個Looper實例也只有一個MessageQueue。
2、 loop()方法,不斷從MessageQueue中去取消息,交給消息的target屬性的dispatchMessage去處理。

Handler

Handler的工作主要是消息的發送和消息接收處理。消息的發送可以通過Handler的post() 方法或者sendMessage() 方法來實現,消息的處理,需要我們重寫handleMessage()函數來進行處理。

Handler的sendMessage()函數:

image.png
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最后調用了MessageQueue的enqueueMessage() 函數:

image.png
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Message 的callback成員變量實際上是一個Runnable對象

Runnable callback;

經常使用的Handler的post(Runnable r) 方法,源碼是這樣的:


    public final boolean post(Runnable r)
    {
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }

其中,getPostMessage(r) 為:

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }

原來,Handler的post()方法實際上是把這個Runnable對象封裝到了一個Message中的。

因此,Handler中的事件處理優先級順序是:

Message.callback(Runnable) -- > mCallback(Callback接口實現類或Callback匿名內部類) ---> Handler或其子類的handleMessage()。

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