Handler消息机制的使用与（部分源码分析），不断更新
1.作用，背景，产生原因
1.1 作用
在多线程的应用场景中，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到 UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理.
1.2 产生原因
- 答：多个线程并发更新UI的同时 保证线程安全
- 在子线程中更新UI会产生“程序无法响应ANR”
2.相关概念
handler: 处理者，管理者
关于Handler的相关概念如下：
在下面的讲解中，我将直接使用英文名讲解，即 Handler、Message、Message Queue、Looper，希望大家先熟悉相关概念
2.1 原理图
2.2 注意
- 线程（Thread）、循环器（Looper）、处理者（Handler）之间的对应关系如下：
- 1个线程（Thread）只能绑定 1个循环器（Looper），但可以有多个处理者（Handler）
- 1个循环器（Looper） 可绑定多个处理者（Handler）
- 1个处理者（Handler） 只能绑定1个1个循环器（Looper）
3.初级使用
3.1 知识储备：
Message
- obtain: 实例化
- obj:用户指定，msg.obj = “AA”;// 消息存放
- what: 用户定义的int型消息代码，用来描述消息
- target: 处理消息的Handler
3.2 具体使用
- 由于Handler的作用 = 将工作线程需操作UI的消息 传递
到主线程，使得主线程可根据工作线程的需求更新UI，从而避免线程操作不安全的问题- 故下文的实例 = 1个简单 “更新UI操作” 的案例
- 主布局文件相同 = 1个用于展示的TextView，具体如下：
- 注意： 以下例子还未考虑内存优化，只是初级使用
3.2.1 使用Handler.sendMessage()
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public TextView mTextView;
public Handler mHandler;
// 步骤1：（自定义）新创建Handler子类(继承Handler类) & 复写handleMessage（）方法
class Mhandler extends Handler {
// 通过复写handlerMessage() 从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// 根据不同线程发送过来的消息，执行不同的UI操作
// 根据 Message对象的what属性 标识不同的消息
switch (msg.what) {
case 1:
mTextView.setText("执行了线程1的UI操作");
break;
case 2:
mTextView.setText("执行了线程2的UI操作");
break;
}
}
}
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mTextView = (TextView) findViewById(R.id.show);
// 步骤2：在主线程中创建Handler实例
mHandler = new Mhandler();
// 采用继承Thread类实现多线程演示
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 步骤3：创建所需的消息对象
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 1; // 消息标识
msg.obj = "A"; // 消息内存存放
// 步骤4：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中
mHandler.sendMessage(msg);
}
}.start();
// 步骤5：开启工作线程（同时启动了Handler）
// 此处用2个工作线程展示
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(6000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 通过sendMessage（）发送
// a. 定义要发送的消息
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 2; //消息的标识
msg.obj = "B"; // 消息的存放
// b. 通过Handler发送消息到其绑定的消息队列
mHandler.sendMessage(msg);
}
}.start();
}
}
3.2.2 匿名类 （不是正规的使用方法）
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public TextView mTextView;
public Handler mHandler;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mTextView = (TextView) findViewById(R.id.show);
// 步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象
mHandler = new Handler(){
// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// 根据不同线程发送过来的消息，执行不同的UI操作
switch (msg.what) {
case 1:
mTextView.setText("执行了线程1的UI操作");
break;
case 2:
mTextView.setText("执行了线程2的UI操作");
break;
}
}
};
// 采用继承Thread类实现多线程演示
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 步骤3：创建所需的消息对象
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 1; // 消息标识
msg.obj = "A"; // 消息内存存放
// 步骤4：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中
mHandler.sendMessage(msg);
}
}.start();
// 步骤5：开启工作线程（同时启动了Handler）
// 此处用2个工作线程展示
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(6000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 通过sendMessage（）发送
// a. 定义要发送的消息
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 2; //消息的标识
msg.obj = "B"; // 消息的存放
// b. 通过Handler发送消息到其绑定的消息队列
mHandler.sendMessage(msg);
}
}.start();
}
}
对以上使用方式的总结：
- 在主线程使用handler很简单，只需在主线程创建一个handler对象，在子线程通过在主线程创建的handler对象发送Message，在handleMessage（）方法中接受这个Message对象进行处理。通过handler很容易的从子线程切换回主线程了.
4. 原理解析：
- 可以看出，这里在Looper构造函数中创建出了一个MessageQueue对象和保存了当前线程。从上面可以看出一个线程中只有一个Looper对象，而Message Queue对象是在Looper构造函数创建出来的，因此每一个线程也只会有一个MessageQueue对象。
- 可以看到，到looper对象为null，抛出 “Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare()”异常由这里可以知道，当我们在子线程使用Handler的时候要手动调用Looper.prepare()创建一个Looper对象，之所以主线程不用，是系统启动的时候帮我们自动调用了Looper.prepare()方法。
****中一篇对handler源码的研究
4.1 在子线程中使用Handler
- 在子线程中，首先要实例化looper :Looper.prepare
- 其次是开启循环： Looper.loop
public class TestHandlerActivity extends AppCompatActivity {
private static final String TAG = "TestHandlerActivity";
//主线程的Handler
private Handler mHandler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
//获得刚才发送的Message对象，然后在这里进行UI操作
Log.e(TAG,"------------> msg.what = " + msg.what);
}
};
//子线程中的Handler
private Handler mHandlerThread = null;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_handler_test);
initData();
}
private void initData() {
//开启一个线程模拟处理耗时的操作
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
SystemClock.sleep(2000);
//通过Handler发送一个消息切换回主线程（mHandler所在的线程）
mHandler.sendEmptyMessage(0);
//调用Looper.prepare（）方法
Looper.prepare();
mHandlerThread = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
Log.e("sub thread","---------> msg.what = " + msg.what);
}
};
mHandlerThread.sendEmptyMessage(1);
//调用Looper.loop（）方法
Looper.loop();
}
}).start();
}
5.工作原理
5.1 Handler的组成部分
- Handler的消息处理主要有五个部分组成，Message，Handler，Message Queue，Looper和ThreadLocal。首先简要的了解这些对象的概念
- Message：Message是在线程之间传递的消息，它可以在内部携带少量的数据，用于线程之间交换数据。Message有四个常用的字段，what字段，arg1字段，arg2字段，obj字段。what，arg1，arg2可以携带整型数据，obj可以携带object对象
- Handler：它主要用于发送和处理消息的发送消息一般使用sendMessage（）方法,还有其他的一系列sendXXX的方法，但最终都是调用了sendMessageAtTime方法，除了sendMessageAtFrontOfQueue（）这个方法而发出的消息经过一系列的辗转处理后，最终会传递到Handler的handleMessage方法中。
- Message Queue：MessageQueue是消息队列的意思，它主要用于存放所有通过Handler发送的消息，这部分的消息会一直存在于消息队列中，等待被处理。每个线程中只会有一个MessageQueue对象。
- Looper：每个线程通过Handler发送的消息都保存在，MessageQueue中，Looper通过调用loop（）的方法，就会进入到一个无限循环当中，然后每当发现Message Queue中存在一条消息，就会将它取出，并传递到Handler的handleMessage（）方法中。每个线程中只会有一个Looper对象。
- ThreadLocal：MessageQueue对象，和Looper对象在每个线程中都只会有一个对象，怎么能保证它只有一个对象，就通过ThreadLocal来保存。Thread Local是一个线程内部的数据存储类，通过它可以在指定线程中存储数据，数据存储以后，只有在指定线程中可以获取到存储到数据，对于其他线程来说则无法获取到数据。
5.2 Handler的运行过程
- Looper 的准备：
- 每一个线程绑定一个looper
- 每个handler可以绑定一个looper
- looper可以绑定多个handler
- 首先：Looper.prepare
- 实例化一个handler
- 在handler内部会创建一个looper的对象，如果没有，就会报错。“Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare()”
- 同时，会创建一个MessageQueue的对象=looper.mQueue
- 通过调用send或者post发送消息。
- 本质是通过send()方法来实现的。
- 最终会调用MessageQueue中的enquueMessage()方法，进行插入操作。
- enqeueMessage()方法中，msg.target=this :绑定队列
- 还有读取：mQueue.next() 读取，并伴随着删除操作。
- 取出消息：
- 在Looper的loop方法中，从MessageQueue中取出消息调msg.target.dispatchMessage(msg);这里其实就是调用了Handler的dispatchMessage(msg)方法
- 在handler中的handleMessage()方法中进行消息的处理。
- handler 可以看做looper的一个接口
- target： handler对象
- handleCallback； runnable对象
6.谈谈优化
6.1 常见的内存溢出以及优化
- 一个Android应用启动的时候，会自动创建一个供应用主线程使用的Looper实例。Looper的主要工作就是一个一个处理消息队列中的消息对象。在Android中，所有Android框架的事件（比如Activity的生命周期方法调用和按钮点击等）都是放入到消息中，然后加入到Looper要处理的消息队列中，由Looper负责一条一条地进行处理。主线程中的Looper生命周期和当前应用一样长。
- 当一个Handler在主线程进行了初始化之后，我们发送一个target为这个Handler的消息到Looper处理的消息队列时，实际上已经发送的消息已经包含了一个Handler实例的引用，只有这样Looper在处理到这条消息时才可以调用Handler#handleMessage(Message)完成消息的正确处理
- 在Java中，非静态的内部类和匿名内部类都会隐式地持有其外部类的引用。静态的内部类不会持有外部类的引用。
public class SampleActivity extends Activity {
private final Handler mLeakyHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// ...
}
}
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// Post a message and delay its execution for 10 minutes.
mLeakyHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() { /* ... */ }
}, 1000 * 60 * 10);
// Go back to the previous Activity.
finish();
}
}
- 分析一下上面的代码，当我们执行了Activity的finish方法，被延迟的消息会在被处理之前存在于主线程消息队列中10分钟，而这个消息中又包含了Handler的引用，而Handler是一个匿名内部类的实例，其持有外面的SampleActivity的引用，所以这导致了SampleActivity无法回收，进行导致SampleActivity持有的很多资源都无法回收，这就是我们常说的内存泄露。
- 注意上面的new Runnable这里也是匿名内部类实现的，同样也会持有SampleActivity的引用，也会阻止SampleActivity被回收。
- 要解决这种问题，思路就是不适用非静态内部类，继承Handler时，要么是放在单独的类文件中，要么就是使用静态内部类。因为静态的内部类不会持有外部类的引用，所以不会导致外部类实例的内存泄露。当你需要在静态内部类中调用外部的Activity时，我们可以使用弱引用来处理。另外关于同样也需要将Runnable设置为静态的成员属性。注意：一个静态的匿名内部类实例不会持有外部类的引用。 修改后不会导致内存泄露的代码如下
public class SampleActivity extends Activity {
/**
* Instances of static inner classes do not hold an implicit
* reference to their outer class.
*/
private static class MyHandler extends Handler {
private final WeakReference<SampleActivity> mActivity;
public MyHandler(SampleActivity activity) {
mActivity = new WeakReference<SampleActivity>(activity);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
SampleActivity activity = mActivity.get();
if (activity != null) {
// ...
}
}
}
private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);
/**
* Instances of anonymous classes do not hold an implicit
* reference to their outer class when they are "static".
*/
private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() { /* ... */ }
};
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// Post a message and delay its execution for 10 minutes.
mHandler.postDelayed(sRunnable, 1000 * 60 * 10);
// Go back to the previous Activity.
finish();
}
}
其实在Android中很多的内存泄露都是由于在Activity中使用了非静态内部类导致的，就像本文提到的一样，所以当我们使用时要非静态内部类时要格外注意，如果其实例的持有对象的生命周期大于其外部类对象，那么就有可能导致内存泄露。个人倾向于使用文章的静态类和弱引用的方法解决这种问题。
- 具体实现方案：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
public static final String TAG = "carson：";
private Handler showhandler;
// 主线程创建时便自动创建Looper & 对应的MessageQueue
// 之后执行Loop()进入消息循环
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//1. 实例化自定义的Handler类对象->>分析1
//注：
// a. 此处并无指定Looper，故自动绑定当前线程(主线程)的Looper、MessageQueue；
// b. 定义时需传入持有的Activity实例（弱引用）
showhandler = new FHandler(this);
// 2. 启动子线程1
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// a. 定义要发送的消息
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 1;// 消息标识
msg.obj = "AA";// 消息存放
// b. 传入主线程的Handler & 向其MessageQueue发送消息
showhandler.sendMessage(msg);
}
}.start();
// 3. 启动子线程2
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// a. 定义要发送的消息
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 2;// 消息标识
msg.obj = "BB";// 消息存放
// b. 传入主线程的Handler & 向其MessageQueue发送消息
showhandler.sendMessage(msg);
}
}.start();
}
// 分析1：自定义Handler子类
// 设置为：静态内部类
private static class FHandler extends Handler{
// 定义 弱引用实例
private WeakReference<Activity> reference;
// 在构造方法中传入需持有的Activity实例
public FHandler(Activity activity) {
// 使用WeakReference弱引用持有Activity实例
reference = new WeakReference<Activity>(activity); }
// 通过复写handlerMessage() 从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case 1:
Log.d(TAG, "收到线程1的消息");
break;
case 2:
Log.d(TAG, " 收到线程2的消息");
break;
}
}
}
}
5.3 解决方法2
5.3.1 原理
不仅使得 “未被处理 / 正处理的消息 -> Handler实例 -> 外部类” 的引用关系 不复存在，同时 使得 Handler的生命周期（即 消息存在的时期） 与 外部类的生命周期 同步
5.3.2 具体方案
当 外部类（此处以Activity为例） 结束生命周期时（此时系统会调用onDestroy（）），清除 Handler消息队列里的所有消息（调用removeCallbacksAndMessages(null)）
5.3.3 具体代码
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
// 外部类Activity生命周期结束时，同时清空消息队列 & 结束Handler生命周期
}
源码分析
- 构造方法
- handler()
-> Handler(Callback callback, boolean async)
// 在这里是进行了looper的绑定 MessageQueue的绑定
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
+ " that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
- Looper
- static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
- static Looper myLooper() ->return sThreadLocal.get()
说明 通过Looper.myLooper()方法，拿到了当前线程的Looper.这里，sThreadLocal中有ThreadLocalMap这是用于存储线程以及线程对应的Looper.
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
- looper
- loop()
说明 如果looper是在主线程中，那么发送的消息就会分发到主线车中执行，这就达到了在主线程进行更新ui的效果。
- loop()
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
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long traceTag = me.mTraceTag;
long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs;
if (thresholdOverride > 0) {
slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride;
slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride;
}
final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0);
final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0);
final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch;
final boolean needEndTime = logSlowDispatch;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
final long dispatchEnd;
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (logSlowDelivery) {
if (slowDeliveryDetected) {
if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) {
Slog.w(TAG, "Drained");
slowDeliveryDetected = false;
}
} else {
if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery",
msg)) {
// Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
slowDeliveryDetected = true;
}
}
}
if (logSlowDispatch) {
showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", 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.recycleUnchecked();
}
}
- sendMessage()
-> sendMessageDelayed(msg, 0)
-> sendMessageAtTime()
-> sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
// 这个方法进行了入队操作 message在队列中的排序是按照when来进行排序的。
-> boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)
-> queue.queueMessage(msg, uptimeMillis)- MessageQueue(class)
- ->queueMessage(msg, uptimeMillis)
- MessageQueue(class)
- dispatchMessage()
说明：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
- public void handleMessage(Message msg) {
}
说明 在handleMessage中什么都没有干，如果我们新建了个handler对象，如果重写了这个方法，重写的方法会覆盖这个方法。这个时候就走到了我们自己写的方法中。
相关问题
- 为什么在主线程中没用对Handler的looper进行声明，但是不报错呢？
因为在应用启动的时候，ActivityThread的入口函数main()就为我们声明了：looper.prepareMainLooper. //准备。
Looper.loop() // 循环