Handler、Looper消息传递机制
一、Handler消息传递机制初步认识:
(一)、引入:
子线程没有办法对UI界面上的内容进行操作,如果操作,将抛出异常:CalledFromWrongThreadException
为了实现子线程中操作UI界面,Android中引入了Handler消息传递机制,目的是打破对主线程的依赖性。
什么是Handler?
handler通俗一点讲就是用来在各个线程之间发送数据的处理对象。在任何线程中,只要获得了另一个线程的handler,则可以通过 handler.sendMessage(message)方法向那个线程发送数据。基于这个机制,我们在处理多线程的时候可以新建一个thread,这个thread拥有UI线程中的一个handler。当thread处理完一些耗时的操作后通过传递过来的handler向UI线程发送数据,由UI线程去更新界面。
主线程:运行所有UI组件,它通过一个消息队列来完成此任务。设备会将用户的每项操作转换为消息,并将它们放入正在运行的消息队列中。主线程位于一个循环中,并处理每条消息。如果任何一个消息用时超过5秒,Android将抛出ANR。所以一个任务用时超过5秒,应该在一个独立线程中完成它,或者延迟处理它,当主线程空闲下来再返回来处理它。
(二)、常用类:(Handler、Looper、Message、MessageQueue)
- Message:消息,被传递和处理的数据。其中包含了消息ID,消息处理对象以及处理的数据等,由MessageQueue统一列队,终由Handler处理。
- Handler:处理者,负责Message的发送及处理。使用Handler时,需要实现handleMessage(Message msg)方法来对特定的Message进行处理,例如更新UI等。Handler类的主要作用:(有两个主要作用)1)、在工作线程中发送消息;2)、在主线程中获取、并处理消息。
- MessageQueue:消息队列,本质是一个数据结构,用来存放Handler发送过来的消息,并按照FIFO规则执行。当然,存放Message并非实际意义的保存,而是将Message串联起来,等待Looper的抽取。
- Looper:消息泵或循环器,不断从MessageQueue中抽取Message。因此,一个MessageQueue需要一个Looper。
- Thread:线程,负责调度整个消息循环,即消息循环的执行场所。
(三)、Handler、Looper、Message、MessageQueue之间的关系:
- Looper和MessageQueue一一对应,创建一个Looper的同时,会创建一个MessageQueue;
- 而Handler与它们的关系,只是简单的聚集关系,即Handler里会引用当前线程里的特定Looper和MessageQueue;
- 在一个线程中,只能有一个Looper和MessageQueue,但是可以有多个Handler,而且这些Handler可以共享一个Looper和MessageQueue;
- Message被存放在 MessageQueue中,一个 MessageQueue中可以包含多个Message对象。
【备注:】
Looper对象用来为一个线程开启一个消息循环,从而操作MessageQueue;
默认情况下,Android创建的线程没有开启消息循环Looper,但是主线程例外。
系统自动为主线程创建Looper对象,开启消息循环;
所以主线程中使用new来创建Handler对象。而子线程中不能直接new来创建Handler对象就会异常。
子线程中创建Handler对象,步骤如下:
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler() {
//handlemessage(){}
}
Looper.loop();
(四)、Handler类中常用方法:
- handleMessage() 用在主线程中,构造Handler对象时,重写handleMessage()方法。该方法根据工作线程返回的消息标识,来分别执行不同的操作。
- sendEmptyMessage() 用在工作线程中,发送空消息。
- sendMessage() 用在工作线程中,立即发送消息。
(五)、Message消息类中常用属性:
- arg1 用来存放整型数据
- arg2 用来存放整型数据
- obj 用来存放Object数据
- what 用于指定用户自定义的消息代码,这样便于主线程接收后,根据消息代码不同而执行不同的相应操作。
【重点】:使用Message需要注意4点:
1、Message虽然也可以通过new来获取,但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象,以节省资源;
2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据,应优先使用arg1和arg2属性来传递数据,这样比其他方式节省内存;
3、尽可能使用Message.what来标识信息,以便用不同的方式处理Message;
4、如果需要从工作线程返回很多数据信息,可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起,然后存放到obj属性中,再返回到主线程。
(六)、示例代码一:【重点】
private Handler handler = null; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); text_main_info = (TextView) findViewById(R.id.text_main_info); pDialog = new ProgressDialog(MainActivity.this); pDialog.setMessage("Loading..."); image_main = (ImageView) findViewById(R.id.image_main); // 主线程中的handler对象会处理工作线程中发送的Message。根据Message的不同编号进行相应的操作。 handler = new Handler() { public void handleMessage(android.os.Message msg) { // 工作线程中要发送的信息全都被放到了Message对象中,也就是上面的参数msg中。要进行操作就要先取出msg中传递的数据。 switch (msg.what) { case 0: // 工作线程发送what为0的信息代表线程开启了。主线程中相应的显示一个进度对话框 pDialog.show(); break; case 1: // 工作线程发送what为1的信息代表要线程已经将需要的数据加载完毕。本案例中就需要将该数据获取到,显示到指定ImageView控件中即可。 image_main.setImageBitmap((Bitmap) msg.obj); break; case 2: // 工作线程发送what为2的信息代表工作线程结束。本案例中,主线程只需要将进度对话框取消即可。 pDialog.dismiss(); break; } } }; new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // 当工作线程刚开始启动时,希望显示进度对话框,此时让handler发送一个空信息即可。 // 当发送这个信息后,主线程会回调handler对象中的handleMessage()方法。handleMessage()方法中 // 会根据message的what种类来执行不同的操作。 handler.sendEmptyMessage(0); // 工作线程执行访问网络,加载网络图片的任务。 byte[] data = HttpClientHelper.loadByteFromURL(urlString); // 工作线程将网络访问获取的字节数组生成Bitmap位图。 Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length); // 工作线程将要发送给主线程的信息都放到一个Message信息对象中。 // 而Message对象的构建建议使用obtain()方法生成,而不建议用new来生成。 Message msgMessage = Message.obtain(); // 将需要传递到主线程的数据放到Message对象的obj属性中,以便于传递到主线程。 msgMessage.obj = bitmap; // Message对象的what属性是为了区别信息种类,而方便主线程中根据这些类别做相应的操作。 msgMessage.what = 1; // handler对象携带着Message中的数据返回到主线程 handler.sendMessage(msgMessage); // handler再发出一个空信息,目的是告诉主线程工作线程的任务执行完毕。一般主线程会接收到这个消息后, // 将进度对话框关闭 handler.sendEmptyMessage(2); } }).start(); }
(七)、示例代码二:图片定时切换:
1、思路:利用多线程,子线程每隔2秒发送一个消息给主线程,主线程中Handler接收消息,并更新ImageView中的图片。这样就实现了循环切换的动态效果。
handler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); switch (msg.what) { case 0: image_main_pic.setImageResource(imageId[position++]); if (position >= imageId.length) { position = 0; } break; default: break; } } }; // 第一种解决办法:利用Thread和Thread的sleep // new Thread(new Runnable() { // @Override // public void run() { // while (flag) { // try { // Thread.sleep(2000); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } // handler.sendEmptyMessage(0); // } // } // }).start(); // 第二种解决办法:利用Timer定时器和定时器的schedule()方法。 //schedule()方法中有三个参数: /*第一个:表示定时任务TimerTask。 TimerTask 类实现了Runnable接口,所以要new TimerTask(),一定要实现run()方法。 第二个:表示第一次执行前的等待延迟时间; 第三个:表示两次定时任务执行之间的间隔时间。*/ new Timer().schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { handler.sendEmptyMessage(0); //sendEmptyMessage()方法等同于以下几句话。所以。如果只发送一个what,就可以使用sendEmptyMessage()。这样更简单。 //Message message = Message.obtain(); // Message message2 = handler.obtainMessage(); //message.what = 0; //handler.sendMessage(message); } }, 1, 1500);
(八)、示例代码三:打地鼠:
handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what) {
case 0:
image_main_mouse.setVisibility(View.VISIBLE);
// 获取0-8之间的随机数[0,8),半闭合区间。目的是随机获取给定的8个坐标位置。
// 获取随机数有两种办法:
// 方法一:
// Math.random()*positionArr.length,注意伪随机数是个半闭合区间。即随机数不可能为positionArr.length
// 方法二:
// new Random().nextInt(positionArr.length);
position = (int) (Math.random() * positionArr.length);
image_main_mouse.setX(positionArr[position][0]);
image_main_mouse.setY(positionArr[position][1]);
break;
default:
break;
}
}
};
image_main_mouse = (ImageView) findViewById(R.id.image_main_mouse);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (flag) {
try {
// 获取0-500之间的随机数,再加上500,目的是让老鼠出现的间隙时间也随机,最短出现间隙为500毫秒,最长为999毫秒。
Thread.sleep(new Random().nextInt(500) + 500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
handler.sendEmptyMessage(0);
}
}
}).start();
image_main_mouse.setOnTouchListener(new View.OnTouchListener() {
@Override
public boolean onTouch(View v, MotionEvent event) {
image_main_mouse.setVisibility(View.GONE);
return false;
}
});
【备注:】
在案例《打地鼠》中使用到了横竖屏幕切换,请参考以下代码:
关于Android中Activity的横竖屏切换问题可以通过AndroidManifest.xml文件中的Activity来配置:
android:screenOrientation=["unspecified" | "user" | "behind" |"landscape" | "portrait" | "sensor" | "nonsensor"]
screenOrientation 用来指定Activity的在设备上显示的方向,每个值代表如下含义:
"unspecified " |
默认值 由系统来判断显示方向.判定的策略是和设备相关的,所以不同的设备会有不同的显示方向. |
"landscape " |
横屏显示(宽比高要长) |
"portrait " |
竖屏显示(高比宽要长) |
"user " |
用户当前首选的方向 |
"behind " |
和该Activity下面的那个Activity的方向一致(在Activity堆栈中的) |
"sensor " |
有物理的感应器来决定。如果用户旋转设备这屏幕会横竖屏切换。 |
"nosensor " |
忽略物理感应器,这样就不会随着用户旋转设备而更改了 ( "unspecified "设置除外 )。 |
二、Handler、Looper源码分析:
(一)、Handler的概念:
- Handler是用于发送和处理消息和一个线程的MessageQueue相关联的Runable对象。
- 每个Handler实例关联到一个单一线程和线程的messagequeue。
- 当您创建一个Handler,从你创建它的时候开始,它就绑定到创建它的线程以及对应的消息队列,handler将发送消息到消息队列,并处理从消息队列中取出的消息。
Handler的主要用途有两个:
(1)、在将来的某个时刻执行消息或一个runnable;
(2)、为运行在不同线程中的多个任务排队。
主要依靠以下方法来完成消息调度:
- post(Runnable)、
- postAtTime(Runnable, long)、
- postDelayed(Runnable, long)、
- sendEmptyMessage(int)、
- sendMessage(Message)、
- sendMessageAtTime(Message)、
- sendMessageDelayed(Message, long)
【备注:】
- post方法是当到Runable对象到达就被插入到消息队列;
- sendMessage方法允许你把一个包含有信息的Message插入消息队列,它会在Handler的handlerMessage(Message)方法中执行(该方法要求在Handler的子类中实现)。
- 当Handler post或者send消息的时候,可以在消息队列准备好的时候立刻执行,或者指定一个延迟处理或绝对时间对它进行处理,后两个是实现了timeout、ticks或者其他timing-based的行为。
- 当你的应用创建一个进程时,其主线程(UI线程)会运行一个消息队列,负责管理优先级最高的应用程序对象(Activity、广播接收器等)和任何他们创建的windows。你也可以创建自己的线程,通过handler与主线程进行通信,在新创建的线程中handler通过调用post或sendMessage方法,将传入的Runnable或者Message插入到消息队列中,并且在适当的时候得到处理。
(二)、Handler的用法:
当你实例化一个Handler的时候可以使用Callback接口来避免写自定义的Handler子类。这里的机制类似与Thread与runable接口的关系。
在Handler里面,子类要处理消息的话必须重写handleMessage()这个方法,因为在handler里面它是个空方法:
(三)、Handler、Looper、Message、MessageQueue消息传递机制源码分析:
A、Handler.java:(3个属性,10个方法)
3个属性:
- final MessageQueue mQueue; 封装好的Message被handler发送出去,其实就是放到了MessageQueue消息队列中。
- final Looper mLooper; 每个handler都有一个looper为其不断接收消息队列中的消息,并返回给handler。
- final Callback mCallback; 被handler接收到的消息要通过Callback接口中的handleMessage()方法来进行处理。
10个方法:
- public boolean handleMessage(Message msg); Callback接口中的handleMessage()方法,用来处理返回给handler的消息的。
- public final Message obtainMessage() 获取Message对象,其本质还是调用Message类的obtain()方法来获取消息对象。
- public final boolean sendMessage(Message msg) 发送消息
- public final boolean sendEmptyMessage(int what) 发送只有what属性的消息
- public final boolean post(Runnable r) 发送消息
- public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis) 定时发送消息
- public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis) 延迟发送消息
- public void dispatchMessage(Message msg) 分发消息。当Looper循环接收消息队列中的消息时,就在不断调用handler的分发消息方法,从而触发Callback接口中的消息处理方法handleMessage()来对消息进行处理。
- public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) sendMessage()就是在调用延时发送消息的方法。
- public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) 延时发送消息的方法就是在调用定时发送消息的方法。
- private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) 将消息压入消息队列中
B、MessageQueue.JAVA:(1个方法)
- final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) handler发送的消息正是通过该方法被加进了消息队列中。因为消息队列中有消息,从而触发了Looper通过loop()方法循环接收所有的消息。
C、Looper.JAVA:(3个属性,5个方法)
3个属性:
- static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>(); 正是由于该线程本地变量,保证了一个线程中只能保存一个Looper对象,也就是说一个Thread中只能有一个Looper对象。
- final MessageQueue mQueue; 正是由于MessagQueue中的消息,才触发了Looper的loop()方法。
- private static Looper mMainLooper = null; 该属性是主线程中自动创建的Looper对象。
5个方法:
- public static void prepare() 每个handler所在的线程都必须有一个Looper提前准备好。
- public static void prepareMainLooper() 主线程中的的Looper已经被自动准备好。而该方法不需要手工调用。
- public static Looper getMainLooper() 获取主线程中的Looper对象
- public static void loop() Looper的作用就是循环接收消息队列中的消息。该方法中执行了一个无限循环。
- public static Looper myLooper() 该方法的作用是从线程本地变量中获取到当前线程的Looper对象。
D、Message.java:(10个属性,7个方法)
10个属性:
- public int what; 该属性一般用来标识消息执行的状态。
- public int arg1; 用来存放整型数据的属性。
- public int arg2; 用来存放整型数据的属性。
- public Object obj; 用来存放复杂消息数据的属性。
- Bundle data; 用来存放复杂消息数据的属性。
- Handler target; 标识该消息要被发送给哪个Handler对象。
- Message sPool; 消息池对象。
- int sPoolSize; 记录消息池中剩余消息的数量。
- int MAX_POOL_SIZE=50; 消息池中最大消息数量。
- Messenger replyTo; 定义消息的信使对象,将来可以用于跨APP的消息传递。
7个方法:
- public static Message obtain() 从消息池中获取消息对象。
- public void recycle() 往消息池中归还消息对象。
- public void setTarget(Handler target) 给消息设置接收该消息的目标handler对象。
- public Handler getTarget() 获取消息的接收handler对象。
- public void sendToTarget() 将消息发送到目标handler对象。其本质是调用handler对象的sendMessage()方法来发送当前消息对象。
- public void setData(Bundle data) 将Bundle对象设置到message对象中Bundle属性中。
- public Bundle getData() 从消息对象中获取Bundle属性的数据。
消息传递机制的执行顺序: