[Android源码分析] - 异步通信Handler机制

一、问题:在Android启动后会在新进程里创建一个主线程,也叫UI线程(非线程安全)这个线程主要负责监听屏幕点击事件与界面绘制。当Application需要进行耗时操作如网络请求等,如直接在主线程进行容易发生ANR错误。所以会创建子线程来执行耗时任务,当子线程执行完毕需要通知UI线程并修改界面时,不可以直接在子线程修改UI,怎么办?

解决方法:Message Queue机制可以实现子线程与UI线程的通信。

该机制包括Handler、Message Queue、Looper。Handler可以把消息/Runnable对象发给Looper,由它把消息放入所属线程的消息队列中,然后Looper又会自动把消息队列里的消息/Runnable对象广播到所属线程里的Handler,由Handler处理接收到的消息或Runnable对象。

1、Handler

每次创建Handler对象时,它会自动绑定到创建它的线程上。如果是主线程则默认包含一个Message Queue,否则需要自己创建一个消息队列来存储。

Handler是多个线程通信的信使。比如在线程A中创建AHandler,给它绑定一个ALooper,同时创建属于A的消息队列AMessageQueue。然后在线程B中使用AHandler发送消息给ALooper,ALooper会把消息存入到AMessageQueue,然后再把AMessageQueue广播给A线程里的AHandler,它接收到消息会进行处理。从而实现通信。

2、Message Queue

在主线程里默认包含了一个消息队列不需要手动创建。在子线程里,使用Looper.prepare()方法后,会先检查子线程是否已有一个looper对象,如果有则无法创建,因为每个线程只能拥有一个消息队列。没有的话就为子线程创建一个消息队列。

3、完整创建handler机制

Handler类包含Looper指针和MessageQueue指针,而Looper里包含实际MessageQueue与当前线程指针。

下面分别就UI线程和worker线程讲解handler创建过程:

首先,创建handler时,会自动检查当前线程是否包含looper对象,如果包含,则将handler内的消息队列指向looper内部的消息队列,否则,抛出异常请求执行looper.prepare()方法。

 - 在UI线程中,系统自动创建了Looper 对象,所以,直接new一个handler即可使用该机制;

- 在worker线程中,如果直接创建handler会抛出运行时异常-即通过查‘线程-value’映射表发现当前线程无looper对象。所以需要先调用Looper.prepare()方法。在prepare方法里,利用ThreadLocal<Looper>对象为当前线程创建一个Looper(利用了一个Values类,即一个Map映射表,专为thread存储value,此处为当前thread存储一个looper对象)。然后继续创建handler,让handler内部的消息队列指向该looper的消息队列(这个很重要,让handler指向looper里的消息队列,即二者共享同一个消息队列,然后handler向这个消息队列发送消息,looper从这个消息队列获取消息)。然后looper循环消息队列即可。当获取到message消息,会找出message对象里的target,即原始发送handler,从而回调handler的handleMessage() 方法进行处理。

《[Android源码分析] - 异步通信Handler机制》 handler机制

4、核心

 - handler与looper共享消息队列,所以handler发送消息只要入列,looper直接取消息即可。

 - 线程与looper映射表:一个线程最多可以映射一个looper对象。通过查表可知当前线程是否包含looper,如果已经包含则不再创建新looper。

5、基于这样的机制是怎样实现线程隔离的,即在线程中通信呢。 

核心在于每一个线程拥有自己的handler、message queue、looper体系。而每个线程的Handler是公开的。B线程可以调用A线程的handler发送消息到A的共享消息队列去,然后A的looper会自动从共享消息队列取出消息进行处理。反之一样。

《[Android源码分析] - 异步通信Handler机制》 子线程向主线程发送消息
《[Android源码分析] - 异步通信Handler机制》 子线程之间通信

二、上面是基于子线程中利用主线程提供的Handler发送消息出去,然后主线程的Looper从消息队列中获取并处理。那么还有另外两种情况:

1、主线程发送消息到子线程中;

采用的方法和前面类似。要在子线程中实例化AHandler并设定处理消息的方法,同时由于子线程没有消息队列和Looper的轮询,所以要加上Looper.prepare(),Looper.loop()分别创建消息队列和开启轮询。然后在主线程中使用该AHandler去发送消息即可。

2、子线程A与子线程B之间的通信。

三、上面已经讨论了主线程与子线程间、子线程之间的通信方法。下面要思考的是

1、Handler为什么能够实现不同线程的通信?核心点在哪?

不同线程之间,每个线程拥有自己的Handler、消息队列和Looper。Handler是公共的,线程可以通过使用目标线程的Handler对象来发送消息,这个消息会自动发送到所属线程的消息队列中去,线程自带的Looper对象会不断循环从里面取出消息并把消息发送给Handler,回调自身Handler的handlerMessage方法,从而实现了消息的线程间传递。

2、Handler的核心是一种事件激活式(类似传递一个中断)的还是主要是用于传递大量数据的?重点在Message的内容,偏向于数据传输还是事件传输。

目前的理解,它所依赖的是消息队列,发送的自然是消息,即类似事件中断。

四、资料

0、Android消息处理机制(Handler、Looper、MessageQueue与Message)

1、Handler、Looper源码阅读

2、Android异步消息处理机制完全解析,带你从源码的角度彻底理解

谢谢!

wingjay

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    原文作者:wingjay
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