Android中Handler的使用

在Android开发中，我们经常会遇到这样一种情况：在UI界面上进行某项操作后要执行一段很耗时的代码，比如我们在界面上点击了一个”下载“按钮，那么我们需要执行网络请求，这是一个耗时操作，因为不知道什么时候才能完成。为了保证不影响UI线程，所以我们会创建一个新的线程去执行我们的耗时的代码。当我们的耗时操作完成时，我们需要更新UI界面以告知用户操作完成了。所以我们可能会写出如下的代码:

package ispring.com.testhandler;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;


public class MainActivity extends Activity implements Button.OnClickListener {

    private TextView statusTextView = null;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        statusTextView = (TextView)findViewById(R.id.statusTextView);
        Button btnDownload = (Button)findViewById(R.id.btnDownload);
        btnDownload.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        DownloadThread downloadThread = new DownloadThread();
        downloadThread.start();
    }

    class DownloadThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            try{
                System.out.println("开始下载文件");
                //此处让线程DownloadThread休眠5秒中，模拟文件的耗时过程
                Thread.sleep(5000);
                System.out.println("文件下载完成");
                //文件下载完成后更新UI
                MainActivity.this.statusTextView.setText("文件下载完成");
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

上面的代码演示了单击”下载“按钮后会启动一个新的线程去执行实际的下载操作，执行完毕后更新UI界面。但是在实际运行到代码MainActivity.this.statusTextView.setText(“文件下载完成”)时，会报错如下，系统崩溃退出：
android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
错误的意思是只有创建View的原始线程才能更新View。出现这样错误的原因是Android中的View不是线程安全的，在Android应用启动时，会自动创建一个线程，即程序的主线程，主线程负责UI的展示、UI事件消息的派发处理等等，因此主线程也叫做UI线程，statusTextView是在UI线程中创建的，当我们在DownloadThread线程中去更新UI线程中创建的statusTextView时自然会报上面的错误。Android的UI控件是非线程安全的，其实很多平台的UI控件都是非线程安全的，比如C#的.Net Framework中的UI控件也是非线程安全的，所以不仅仅在Android平台中存在从一个新线程中去更新UI线程中创建的UI控件的问题。不同的平台提供了不同的解决方案以实现跨线程跟新UI控件，Android为了解决这种问题引入了Handler机制。其实Handler能做更多的事情，Handler是Android中引入的一种多线程通信的机制，在另一个线程中去更新UI线程中的UI控件只是Handler使用中的一种典型案例，除此之外，Handler可以做很多其他的事情。每个Handler都绑定了一个线程，假设存在两个线程ThreadA和ThreadB，并且HandlerA绑定了 ThreadA，在ThreadB中的代码执行到某处时，出于某些原因，我们需要让ThreadA执行某些代码，此时我们就可以使用Handler，我们可以在ThreadB中向HandlerA中加入某些信息以告知ThreadA中该做某些处理了。由此可以看出，Handler是Thread的代言人，是多线程之间通信的桥梁，通过Handler，我们可以在一个线程中控制另一个线程去做某事。
Handler中提供了两种方式解决上述问题，一种是通过post方法，一种是调用sendMessage方法。

a. 使用post方法，代码如下：

package ispring.com.testhandler;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;


public class MainActivity extends Activity implements Button.OnClickListener {

    private TextView statusTextView = null;

    //uiHandler在主线程中创建，所以自动绑定主线程
    private Handler uiHandler = new Handler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        statusTextView = (TextView)findViewById(R.id.statusTextView);
        Button btnDownload = (Button)findViewById(R.id.btnDownload);
        btnDownload.setOnClickListener(this);
        System.out.println("Main thread id " + Thread.currentThread().getId());
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        DownloadThread downloadThread = new DownloadThread();
        downloadThread.start();
    }

    class DownloadThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            try{
                System.out.println("DownloadThread id " + Thread.currentThread().getId());
                System.out.println("开始下载文件");
                //此处让线程DownloadThread休眠5秒中，模拟文件的耗时过程
                Thread.sleep(5000);
                System.out.println("文件下载完成");
                //文件下载完成后更新UI
                Runnable runnable = new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("Runnable thread id " + Thread.currentThread().getId());
                        MainActivity.this.statusTextView.setText("文件下载完成");
                    }
                };
                uiHandler.post(runnable);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

我们在Activity中创建了一个Handler成员变量uiHandler，Handler有个特点，在执行new Handler()的时候，默认情况下Handler会绑定当前代码执行的线程，我们在主线程中实例化了uiHandler，所以uiHandler就自动绑定了主线程，即UI线程。当我们在DownloadThread中执行完耗时代码后，我们将一个Runnable对象通过post方法传入到了Handler中，Handler会在合适的时候让主线程执行Runnable中的代码，这样Runnable就在主线程中执行了，从而正确更新了主线程中的UI。以下是输出结果：

通过输出结果可以看出，Runnable中的代码所执行的线程ID与DownloadThread的线程ID不同，而与主线程的线程ID相同，因此我们也由此看出在执行了Handler.post(Runnable)这句代码之后，运行Runnable代码的线程与Handler所绑定的线程是一致的，而与执行Handler.post(Runnable)这句代码的线程（DownloadThread）无关。

b. 使用sendMessage方法，代码如下：

package ispring.com.testhandler;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;


public class MainActivity extends Activity implements Button.OnClickListener {

    private TextView statusTextView = null;

    //uiHandler在主线程中创建，所以自动绑定主线程
    private Handler uiHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what){
                case 1:
                    System.out.println("handleMessage thread id " + Thread.currentThread().getId());
                    System.out.println("msg.arg1:" + msg.arg1);
                    System.out.println("msg.arg2:" + msg.arg2);
                    MainActivity.this.statusTextView.setText("文件下载完成");
                    break;
            }
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        statusTextView = (TextView)findViewById(R.id.statusTextView);
        Button btnDownload = (Button)findViewById(R.id.btnDownload);
        btnDownload.setOnClickListener(this);
        System.out.println("Main thread id " + Thread.currentThread().getId());
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        DownloadThread downloadThread = new DownloadThread();
        downloadThread.start();
    }

    class DownloadThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            try{
                System.out.println("DownloadThread id " + Thread.currentThread().getId());
                System.out.println("开始下载文件");
                //此处让线程DownloadThread休眠5秒中，模拟文件的耗时过程
                Thread.sleep(5000);
                System.out.println("文件下载完成");
                //文件下载完成后更新UI
                Message msg = new Message();
                //虽然Message的构造函数式public的，我们也可以通过以下两种方式通过循环对象获取Message
                //msg = Message.obtain(uiHandler);
                //msg = uiHandler.obtainMessage();

                //what是我们自定义的一个Message的识别码，以便于在Handler的handleMessage方法中根据what识别
                //出不同的Message，以便我们做出不同的处理操作
                msg.what = 1;

                //我们可以通过arg1和arg2给Message传入简单的数据
                msg.arg1 = 123;
                msg.arg2 = 321;
                //我们也可以通过给obj赋值Object类型传递向Message传入任意数据
                //msg.obj = null;
                //我们还可以通过setData方法和getData方法向Message中写入和读取Bundle类型的数据
                //msg.setData(null);
                //Bundle data = msg.getData();

                //将该Message发送给对应的Handler
                uiHandler.sendMessage(msg);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

通过Message与Handler进行通信的步骤是：
1. 重写Handler的handleMessage方法，根据Message的what值进行不同的处理操作
2. 创建Message对象
虽然Message的构造函数式public的,我们还可以通过Message.obtain()或Handler.obtainMessage()来获得一个Message对象（Handler.obtainMessage()内部其实调用了Message.obtain()）。
3. 设置Message的what值
Message.what是我们自定义的一个Message的识别码，以便于在Handler的handleMessage方法中根据what识别出不同的Message，以便我们做出不同的处理操作。
4. 设置Message的所携带的数据，简单数据可以通过两个int类型的field arg1和arg2来赋值，并可以在handleMessage中读取。
5. 如果Message需要携带复杂的数据，那么可以设置Message的obj字段，obj是Object类型，可以赋予任意类型的数据。或者可以通过调用Message的setData方法赋值Bundle类型的数据，可以通过getData方法获取该Bundle数据。
6. 我们通过Handler.sendMessage(Message)方法将Message传入Handler中让其在handleMessage中对其进行处理。
需要说明的是，如果在handleMessage中 不需要判断Message类型，那么就无须设置Message的what值；而且让Message携带数据也不是必须的，只有在需要的时候才需要让其携带数据；如果确实需要让Message携带数据，应该尽量使用arg1或arg2或两者，能用arg1和arg2解决的话就不要用obj，因为用arg1和arg2更高效。
程序的运行结果如下：

由上我们可以看出，执行handleMessage的线程与创建Handler的线程是同一线程，在本示例中都是主线程。执行handleMessage的线程与执行uiHandler.sendMessage(msg)的线程没有关系。

本文主要是对Android中Handler的作用于如何使用进行了初步介绍，后面会写文章详细介绍Handler的内部实现原理，包括Looper、MessageQueue等。