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关于Android的多线程知识,请参考本人之前的一篇博客:Android 多线程----AsyncTask异步任务详解
在Android当中,提供了异步消息处理机制的两种方式来解决线程之间的通信问题,一种是今天要讲的Handler的机制,还有一种就是之前讲过的 AsyncTask 机制。
一、handler的引入:
我们都知道,Android UI是线程不安全的,如果在子线程中尝试进行UI操作,程序就有可能会崩溃。相信大家在日常的工作当中都会经常遇到这个问题,解决的方案应该也是早已烂熟于心,即创建一个Message对象,然后借助Handler发送出去,之后在Handler的handleMessage()方法中获得刚才发送的Message对象,然后在这里进行UI操作就不会再出现崩溃了。具体实现代码如下:
1 package com.example.androidthreadtest; 2 3 import android.app.Activity; 4 import android.os.Bundle; 5 import android.os.Handler; 6 import android.os.Message; 7 import android.view.View; 8 import android.view.View.OnClickListener; 9 import android.widget.Button; 10 import android.widget.TextView; 11 12 public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener { 13 14 public static final int UPDATE_TEXT = 1; 15 private TextView text; 16 private Button changeText; 17 private Handler handler = new Handler() { 18 public void handleMessage(Message msg) { 19 switch (msg.what) { 20 case UPDATE_TEXT: 21 text.setText("Nice to meet you"); 22 break; 23 default: 24 break; 25 } 26 } 27 }; 28 29 @Override 30 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 31 super.onCreate(savedInstanceState); 32 setContentView(R.layout.activity_main); 33 text = (TextView) findViewById(R.id.text); 34 changeText = (Button) findViewById(R.id.change_text); 35 changeText.setOnClickListener(this); 36 } 37 38 @Override 39 public void onClick(View v) { 40 switch (v.getId()) { 41 case R.id.change_text: 42 new Thread(new Runnable() { 43 @Override 44 public void run() { 45 Message message = new Message(); 46 message.what = UPDATE_TEXT; 47 handler.sendMessage(message); 48 } 49 }).start(); 50 break; 51 default: 52 break; 53 } 54 } 55 }
上方第45行代码也可以换成:
Message msg = handler.obtainMessage();
上面的代码中,我们并没有在子线程中直接进行UI操作,而是创建了一个Message对象,并将它的what字段的值指定为了一个整形常量UPDATE_TEXT,用于表示更新TextView这个动作。然后调用Handler的sendMessage()方法将这条Message发送出去。很快,Handler就会收到这条Message,并在handleMessage()方法,在这里对具体的Message进行处理(需要注意的是,此时handleMessage()方法中的代码是在主线程中运行的)。如果发现Message的what字段的值等于UPDATE_TEXT,就将TextView显示的内容更新。运行程序后,点击按钮,TextView就会显示出更新的内容。
注:如果从源码的角度理解,粗略的描述是这样的:
先是调用了handler的obtainMessage()方法得到Message对象。在obtainMessage()方法里做的事情是:调用了Message.obtain(this)方法,把handler作为对象传进来。在Message.obtain(this)方法里做的事情是:生成message对象,把handler作为参数赋值给message的target属性。总的来说,一个Handler对应一个Looper对象,一个Looper对应一个MessageQueue对象,使用Handler生成Message,所生成的Message对象的Target属性,就是该对象。而一个Handler可以生成多个Message,所以说,Handler和Message是一对多的关系。
二、异步消息处理机制:
Handler是Android类库提供的用于接受、传递和处理消息或Runnable对象的处理类,它结合Message、MessageQueue和Looper类以及当前线程实现了一个消息循环机制,用于实现任务的异步加载和处理。整个异步消息处理流程的示意图如下图所示:
根据上面的图片,我们现在来解析一下异步消息处理机制:
了解这些之后,我们在来看一下他们之间的联系:
首先要明白的是,Handler和Looper对象是属于线程内部的数据,不过也提供与外部线程的访问接口,Handler就是公开给外部线程的接口,用于线程间的通信。Looper是由系统支持的用于创建和管理MessageQueue的依附于一个线程的循环处理对象,而Handler是用于操作线程内部的消息队列的,所以Handler也必须依附一个线程,而且只能是一个线程。
我们再来对异步消息处理的整个流程梳理一遍:
当应用程序开启时,系统会自动为UI线程创建一个MessageQueue(消息队列)和Looper循环处理对象。首先需要在主线程中创建一个Handler对象,并重写handlerMessage()方法。然后当子线程中需要进行UI操作时,就创建一个Message对象,并通过Handler将这条消息发送出去。之后这条消息就会被添加到MessageQueue的队列中等待被处理,而Looper则会一直尝试从MessageQueue中取出待处理消息,并找到与消息对象对应的Handler对象,然后调用Handler的handleMessage()方法。由于Handler是在主线程中创建的,所以此时handleMessage()方法中的代码也会在主线程中运行,于是我们在这里就可以安心地进行UI操作了。
通俗地来讲,一般我们在实际的开发过程中用的比较多一种情况的就是主线程的Handler将子线程中处理过的耗时操作的结果封装成Message(消息),并将该Message(利用主线程里的MessageQueue和Looper)传递到主线程中,最后主线程再根据传递过来的结果进行相关的UI元素的更新,从而实现任务的异步加载和处理,并达到线程间的通信。
通过上一小节对Handler的一个初步认识后,我们可以很容易总结出Handler的主要用途,下面是Android官网总结的关于Handler类的两个主要用途:
(1)执行定时任务:
指定任务时间,在某个具体时间或某个时间段后执行特定的任务操作,例如使用Handler提供的postDelayed(Runnable r,long delayMillis)方法指定在多久后执行某项操作,比如当当、淘宝、京东和微信等手机客户端的开启界面功能,都是通过Handler定时任务来完成的。
我们接下来讲一下post。
(2)线程间的通信:
在执行较为耗时的操作时,Handler负责将子线程中执行的操作的结果传递到UI线程,然后UI线程再根据传递过来的结果进行相关UI元素的更新。(上面已有说明)
三、post:
对于Handler的Post方式来说,它会传递一个Runnable对象到消息队列中(这句话稍后会进行详细解释),在这个Runnable对象中,重写run()方法。一般在这个run()方法中写入需要在UI线程上的操作。
Post允许把一个Runnable对象入队到消息队列中。它的方法有:post(Runnable)、postAtTime(Runnable,long)、postDelayed(Runnable,long)。详细解释如下:
下面通过一个Demo,讲解如何通过Handler的post方式在新启动的线程中修改UI组件的属性:
1 package com.example.m03_threadtest01; 2 3 import android.app.Activity; 4 import android.os.Bundle; 5 import android.os.Handler; 6 import android.view.View; 7 import android.widget.Button; 8 import android.widget.TextView; 9 10 public class MainActivity extends Activity { 11 private Button btnMes1,btnMes2; 12 private TextView tvMessage; 13 // 声明一个Handler对象 14 private static Handler handler=new Handler(); 15 16 @Override 17 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 18 super.onCreate(savedInstanceState); 19 setContentView(R.layout.activity_main); 20 21 btnMes1=(Button)findViewById(R.id.button1); 22 btnMes2=(Button)findViewById(R.id.button2); 23 tvMessage=(TextView)findViewById(R.id.TextView1); 24 btnMes1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 25 26 @Override 27 public void onClick(View v) { 28 // 新启动一个子线程 29 new Thread(new Runnable() { 30 @Override 31 public void run() { 32 // tvMessage.setText("..."); 33 // 以上操作会报错,无法再子线程中访问UI组件,UI组件的属性必须在UI线程中访问 34 // 使用post方式修改UI组件tvMessage的Text属性 35 handler.post(new Runnable() { 36 @Override 37 public void run() { 38 tvMessage.setText("使用Handler.post在工作线程中发送一段执行到消息队列中,在主线程中执行。"); 39 } 40 }); 41 } 42 }).start(); 43 } 44 }); 45 46 btnMes2.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 47 48 @Override 49 public void onClick(View v) { 50 new Thread(new Runnable() { 51 @Override 52 public void run() { 53 // 使用postDelayed方式修改UI组件tvMessage的Text属性值 54 // 并且延迟3S执行 55 handler.postDelayed(new Runnable() { 56 57 @Override 58 public void run() { 59 tvMessage.setText("使用Handler.postDelayed在工作线程中发送一段执行到消息队列中,在主线程中延迟3S执行。"); 60 61 } 62 }, 3000); 63 } 64 }).start(); 65 66 } 67 }); 68 } 69 70 }
点击按钮,运行结果如下:
有一点值得注意的是:对于Post方式而言,它其中Runnable对象的run()方法的代码(37行至39行或者58至61行),均运行在主线程上(虽然看上去是写在子线程当中的),如果我们在这段代码里打印日志输出线程的名字,会发现输出的是Main Thread的名字。所以对于这段代码而言,不能执行在UI线程上的操作,一样无法使用post方式执行,比如说访问网络。
我们现在来解释一下上面蓝色字体的那句话:
这个Runnable对象被放到了消息队列当中去了,然后主线程中的Looper(因为Handler是在主线程中生成的,所以Looper也在主线程中)将这个Runnable对象从消息队列中取出来,取出来之后,做了些什么呢?为什么在执行Pos的Runnable对象的run()方法时,不是重新开启一个线程呢?要了解这个过程,只能求助Android的源代码:
打开源码的目录sdk\sources\android-19\android\os,并找到Handler.java这个文件。找到post方法:
public final boolean post(Runnable r) { return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); }
上方的代码中, 可以看到,post方法其实就一行代码(326行),里面调用了sendMessageDelayed()这个方法,里面有两个参数。先看一下第一个参数getPostMessage(r):(719行)
private static Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); m.callback = r; return m; }
上方的代码中,将Runnable对象赋值给Message的callback属性。注:通过查看Message.java文件的源代码发现,callback属性是一个Runnable对象:(91行)
/*package*/ Runnable callback;
我们再来分析一下上方getPostMessage()这个方法,该方法完成了两个操作:
一是生成了一个Message对象,二是将r对象复制给Message对象的callback属性。返回的是一个Message对象。
再回到326行:
public final boolean post(Runnable r) { return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); }
这行代码相当于:
public final boolean post(Runnable r) { Message msg = getPostMessage(r); return sendMessage(msg);// //如果需要延时的话,这一行可以改为return sendMessageDelayed(msg,0);其中第二个参数改为具体的延时时间 }
现在应该好理解了:
第一个问题,如何把一个Runnable对象放到消息队列中:实际上是生成了一个Message对象,并将r赋值给Message对象的callback属性,然后再将Message对象放置到消息队列当中。
我们再看看一下Looper做了什么。打开Looper.java的dispatchMessage的方法:(136行)
//一个Handler对应一个Looper对象,一个Looper对应一个MessageQueue对象, //使用Handler生成Message,所生成的Message对象的Target属性,就是该对象 //Message msg = handler.obtainMessage(); //发送一个message对象 //handler.sendMessage(msg); msg.target.dispatchMessage(msg);
这里面调用了dispatchMessage()方法,打开Handler.java的dispatchMessage()方法:(93至104行)
1 /** 2 * Handle system messages here. 3 */ 4 public void dispatchMessage(Message msg) { 5 if (msg.callback != null) { 6 handleCallback(msg); 7 } else { 8 if (mCallback != null) { 9 if (mCallback.handleMessage(msg)) { 10 return; 11 } 12 } 13 handleMessage(msg); 14 } 15 }
上方第5行代码:因为这次已经给Message的callback属性赋值了,所以就不为空,直接执行这行代码。即执行handleCallBack()这个方法。打开handleCallBack()方法的源码:(732至734行)
private static void handleCallback(Message message) { message.callback.run(); }
看到这个方法,就真相大白了:message的callback属性直接调用了run()方法,而不是开启一个新的子线程。
现在可以明白了:
第二个问题: Looper取出了携带有r对象的Message对象以后,做的事情是:取出Message对象之后,调用了dispatchMessage()方法,然后判断Message的callback属性是否为空,此时的callback属性是有值的,所以执行了handleCallback(Message message),在该方法中执行了 message.callback.run()。根据Java的线程知识,我们可以知道,如果直接调用Thread对象或者Runnable对象的run()方法,是不会开辟新线程的,而是在原有的线程中执行。
因为Looper是在主线程当中的,所以dispatchMessage()方法和handleMessage()方法也都是在主线程当中运行。所以post()里面的run方法也自然是在主线程当中运行的。 使用Post()方法的好处在于:避免了在主线程和子线程中将数据传来传去的麻烦。
四、Message:
Handler如果使用sendMessage的方式把消息入队到消息队列中,需要传递一个Message对象,而在Handler中,需要重写handleMessage()方法,用于获取工作线程传递过来的消息,此方法运行在UI线程上。
对于Message对象,一般并不推荐直接使用它的构造方法得到,而是建议通过使用Message.obtain()这个静态的方法或者Handler.obtainMessage()获取。Message.obtain()会从消息池中获取一个Message对象,如果消息池中是空的,才会使用构造方法实例化一个新Message,这样有利于消息资源的利用。并不需要担心消息池中的消息过多,它是有上限的,上限为10个。Handler.obtainMessage()具有多个重载方法,如果查看源码,会发现其实Handler.obtainMessage()在内部也是调用的Message.obtain()。
Handler中,与Message发送消息相关的方法有:
五、通过Handler实现线程间通信:
1、在Worker Thread发送消息,在MainThread中接收消息:
【实例】点击反扭,将下方的TextView的内容修改为“从网络中获取的数据”
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context=".MainActivity" > <TextView android:id="@+id/TextViewId" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="数据" /> <Button android:id="@+id/ButtonId" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="发送消息" android:layout_below="@id/TextViewId"/> </RelativeLayout>
MainActivity.java代码如下:
1 package com.example.test0207_handler; 2 3 import android.app.Activity; 4 import android.os.Bundle; 5 import android.os.Handler; 6 import android.os.Message; 7 import android.view.Menu; 8 import android.view.View; 9 import android.view.View.OnClickListener; 10 import android.widget.Button; 11 import android.widget.TextView; 12 13 public class MainActivity extends Activity { 14 15 private TextView textView ; 16 private Button button ; 17 private Handler handler ; 18 @Override 19 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 20 super.onCreate(savedInstanceState); 21 setContentView(R.layout.activity_main); 22 23 textView = (TextView)findViewById(R.id.TextViewId) ; 24 button = (Button)findViewById(R.id.ButtonId) ; 25 26 handler = new MyHandler() ; 27 28 button.setOnClickListener(new ButtonListener()) ; 29 30 } 31 //在MainAthread线程中接收数据,从而修改TextView的值 32 class MyHandler extends Handler { 33 @Override 34 public void handleMessage(Message msg) { 35 System.out.println("handleMessage--->"+Thread.currentThread().getName()) ;//得到当前线程的名字 36 String s = (String)msg.obj ; 37 textView.setText(s) ; 38 } 39 40 } 41 //生成线程对象,让NetworkThread线程启动 42 class ButtonListener implements OnClickListener { 43 @Override 44 public void onClick(View arg0) { 45 Thread t = new NetworkThread() ; 46 t.start(); 47 } 48 49 } 50 51 //在Worker Thread线程中发送数据 52 class NetworkThread extends Thread { 53 @Override 54 public void run(){ 55 56 System.out.println("network--->"+Thread.currentThread().getName()) ;//得到当前线程的名字 57 58 //模拟访问网络:当线程运行时,首先休眠2秒钟 59 try { 60 Thread.sleep(2*1000) ; 61 } catch (InterruptedException e) { 62 e.printStackTrace(); 63 } 64 //变量s的值,模拟从网络当中获取的数据 65 String s = "从网络中获取的数据" ; 66 //textView.setText(s) ; //这种做法是错误的,只有在Mainthread中才能操作UI 67 68 //开始发送消息 69 Message msg = handler.obtainMessage() ; 70 msg.obj = s ; 71 handler.sendMessage(msg) ;//sendMessage()方法,在主线程或者Worker Thread线程中发送,都是可以的,都可以被取到 72 } 73 } 74 75 @Override 76 public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { 77 // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present. 78 getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu); 79 return true; 80 } 81 82 }
这段代码的结构,和最上面的第一章节是一样的。
上方代码中,我们在子线程中休眠2秒来模拟访问网络的操作。
65行:用字符串s表示从网络中获取的数据;70行:然后我们把这个字符串放在Message的obj属性当中发送出去,并在主线程中接收(36行)。
运行后结果如下:
可以看到,子线程的名字是:Thread-1118,主线程的名字是:main。
2、在MainThread中发送消息,在Worker Thread中接收消息:
【实例】点击按钮,在在MainThread中发送消息,在Worker Thread中接收消息,并在后台打印输出。
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context=".MainActivity" > <Button android:id="@+id/ButtonId" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="在主线程中发送消息" /> </RelativeLayout>
1 package com.example.m03_handle01; 2 3 import android.app.Activity; 4 import android.os.Bundle; 5 import android.os.Handler; 6 import android.os.Looper; 7 import android.os.Message; 8 import android.util.Log; 9 import android.view.Menu; 10 import android.view.View; 11 import android.view.View.OnClickListener; 12 import android.widget.Button; 13 public class MainActivity extends Activity { 14 private Button button ; 15 private Handler handler ; 16 @Override 17 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 18 super.onCreate(savedInstanceState); 19 setContentView(R.layout.activity_main); 20 21 button = (Button)findViewById(R.id.ButtonId) ; 22 23 //当用户点击按钮时,发送Message的对象msg 24 button.setOnClickListener(new OnClickListener() { //使用匿名内部类为button绑定监听器 25 26 @Override 27 public void onClick(View v) { 28 Log.i("onClick:", Thread.currentThread().getName()); 29 Message msg = handler.obtainMessage() ; 30 handler.sendMessage(msg) ; 31 } 32 }) ; 33 34 WorkerThread wt = new WorkerThread() ; 35 wt.start() ; 36 } 37 38 //在WorkerThread生成handler 39 class WorkerThread extends Thread { 40 @Override 41 public void run() { 42 //准备Looper对象 43 Looper.prepare() ; 44 //在WorkerThread当中生成一个Handler对象 45 handler = new Handler() { 46 @Override 47 public void handleMessage(Message msg) { 48 Log.i("handleMessage:", Thread.currentThread().getName()); 49 Log.i("后台输出", "收到了消息对象"); 50 } 51 }; 52 //调用Looper的loop()方法之后,Looper对象将不断地从消息队列当中取出对象,然后调用handler的handleMessage()方法,处理该消息对象 53 //如果消息队列中没有对象,则该线程阻塞 54 Looper.loop() ; //通过Looper对象将消息取出来 55 } 56 57 } 58 59 60 @Override 61 public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { 62 // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present. 63 getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu); 64 return true; 65 } 66 67 }
Android多线程----异步消息处理机制之Handler详解
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