Android 中的 Handler 的 介紹

Android 的消息處理機制

在程序開發中（尤其是 GUI 開發中），我們經常會需要一個線程不斷循環，一旦有新任務則執行，執行完繼續等待下一個任務，這就是 Looper 線程。

 

有異步線程與主線程通信的地方就一定會有 Handler

每个进程中都有一个默认的消息队列 MessageQueue，其维护了一个待处理的消息列表，Looper不断地从中取出消息、处理消息。

設計方法來自於 Command Pattern 

請求的物件和執行的物件分開 

  

Client： MyHandlerThread 創建具體命令物件，並且設置命令物件的接收者 (建立Command Object，組裝 Command Object和 Receiver)

Receiver：Handler，执行消息的处理操作。(幹活的角色， 命令傳遞到被執行)

Invoker：Looper，调用消息的的处理方法。(接收並要求執行命令)

Command：Message，消息类。 (用來宣告執行操作的interface / abstract class。)

Message Queue（消息隊列），但是MQ被封裝到Looper裡面了，我們不會直接與MQ溝通 

Looper

所謂 Looper 線程就是循環工作的線程 

透過 ThreadLocal 的特性，保證每個 Thread 只存在 1 個 Lopper 物件

(普通線程變成 Looper 線程) 

每个 Thread 有自己的实例副本，且其它 Thread 不可访问，那就不存在多线程间共享的问题 

使用Looper類創建Looper線程很簡單： 

 ===============================================================

public class LooperThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 將當前線程初始化為Looper線程
        Looper.prepare();
        // ...其他處理，如實例化handler
        // 開始循環處理消息隊列
        Looper.loop();
    }
}

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Looper.prepare()

 通過上圖可以看到，現在你的線程中有一個Looper對象，它的內部

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public class Looper {
    // 每個線程中的Looper對象其實是一個ThreadLocal，即線程本地存儲(TLS)對象
    private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
    // Looper內的消息隊列
    final MessageQueue mQueue;
    // 當前線程
    Thread mThread;
    // 。。。其他屬性
    // 每個Looper對象中有它的消息隊列，和它所屬的線程
    private Looper() {
        mQueue = new MessageQueue();
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
    }
    // 我們調用該方法會在調用線程的TLS中創建Looper對象
    public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            // 試圖在有Looper的線程中再次創建Looper將拋出異常
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper());
    }
    // 其他方法
}

 ===============================================================

通過源碼，prepare()背後的工作方式一目瞭然，其核心就是將looper對象定義為ThreadLocal。如果你還不清楚什麼是ThreadLocal，請參考《理解ThreadLocal》。

Looper.loop() 

 

調用loop方法後，Looper線程就開始真正工作了，它不斷從自己的MQ中取出隊頭的消息(也叫任務)執行。其源碼分析如下： 

  ===============================================================

public static final void loop() {
        Looper me = myLooper();  //得到當前線程Looper
        MessageQueue queue = me.mQueue;  //得到當前looper的MQ
        // 這兩行沒看懂= = 不過不影響理解
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
        // 開始循環
        while (true) {
            Message msg = queue.next(); // 取出message
            if (msg != null) {
                if (msg.target == null) {
                    // message沒有target為結束信號，退出循環
                    return;
                }
                // 日誌。。。
                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
                        ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
                        + msg.callback + ": " + msg.what
                        );
                // 非常重要！將真正的處理工作交給message的target，即後面要講的handler
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                // 還是日誌。。。
                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
                        "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "
                        + msg.callback);
                // 下面沒看懂，同樣不影響理解
                final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
                if (ident != newIdent) {
                    Log.wtf("Looper", "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);
                }
                // 回收message資源
                msg.recycle();
            }
        }
    }

 ===============================================================

除了prepare() 和 loop()方法，Looper 類還提供了一些有用的方法，比如

          不是主线程更新 Ui , 就要加 Looper.getMainLooper() 

Looper.myLooper() 得到當前線程 looper 對象：

  ===============================================================

public static final Looper myLooper() {
    // 在任意線程調用Looper.myLooper()返回的都是那個線程的looper
    return (Looper)sThreadLocal.get();
}

===============================================================

getThread() 得到 looper 對象所屬線程：

 ===============================================================

public Thread getThread() {
    return mThread;
}

===============================================================

quit()方法結束looper循環：

主線程不允許退出，退出就意味 APP 要掛

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Caused by: java.lang.IllegalStateException: Main thread not allowed to quit. at android.os.MessageQueue.quit(MessageQueue.java:415) at android.os.Looper.quit(Looper.java:240)

===============================================================

public void quit() {
    // 創建一個空的message，它的target為NULL，表示結束循環消息
    Message msg = Message.obtain();
    // 發出消息
    mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
}

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到此為止，你應該對Looper有了基本的瞭解，總結幾點：

1.每個線程有且最多隻能有一個Looper對象，它是一個ThreadLocal

2.Looper內部有一個消息隊列，loop()方法調用後線程開始不斷從隊列中取出消息執行

3.Looper使一個線程變成Looper線程。

 Handler

handler 扮演了往 MQ上 添加消息和處理消息的角色（只處理由自己發出的消息），即通知 MQ 它要執行一個任務 (sendMessage)，並在loop到自己的時候執行該任務(handleMessage)，整個過程是異步的。

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public class handler {
    final MessageQueue mQueue;  // 關聯的MQ
    final Looper mLooper;  // 關聯的looper
    final Callback mCallback;
    // 其他屬性
    public Handler() {
        // 沒看懂，直接略過，，，
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class<? extends Handler> klass = getClass();
            if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                    (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
                Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                    klass.getCanonicalName());
            }
        }
        // 默認將關聯當前線程的looper
        mLooper = Looper.myLooper();
        // looper不能為空，即該默認的構造方法只能在looper線程中使用
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        // 重要！！！直接把關聯looper的MQ作為自己的MQ，因此它的消息將發送到關聯looper的MQ上
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = null;
    }
    // 其他方法
}

===============================================================

下面我們就可以為之前的LooperThread類加入Handler：

  ===============================================================

public class LooperThread extends Thread {

    private Handler handler1;

    private Handler handler2;

    @Override

    public void run() {

        // 將當前線程初始化為Looper線程

        Looper.prepare();

        // 實例化兩個handler

        handler1 = new Handler();

        handler2 = new Handler();

        // 開始循環處理消息隊列

        Looper.loop();

    }

}

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加入handler後的效果如下圖：

可以看到，一個線程可以有多個Handler，但是隻能有一個Looper！

Handler發送消息

 

有了 handler之後，我們就可以使用

post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long) 

sendEmptyMessage(int), sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)

這些方法向 MQ 上發送消息了。光看這些 API 你可能會覺得 handler 能發兩種消息，一種是 Runnable 對象，一種是 message 對象，這是直觀的理解，但其實 post 發出的 Runnable對象最後都被封裝成 message 對象了，見源碼

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// 此方法用於向關聯的 MQ上發送Runnable對象，它的 run 方法將在 handler 關聯的 looper 線程中執行
    public final boolean post(Runnable r)
    {
       // 注意getPostMessage(r)將runnable封裝成message
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }
    private final Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();  //得到空的message
        m.callback = r;  //將runnable設為message的callback，
        return m;
    }
    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
    {
        boolean sent = false;
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue != null) {
            msg.target = this;  // message的target必須設為該handler！
            sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
        }
        else {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        }
        return sent;
    }

===============================================================

1. message.target為該handler對象，這確保了looper執行到該message時能找到處理它的handler，即loop()方法中的關鍵代碼

msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post發出的message，其callback為Runnable對象

 Handler 的用處

 我在小標題中將handler描述為「異步處理大師」，這歸功於Handler擁有下面兩個重要的特點： 

1. handler可以在任意線程發送消息，這些消息會被添加到關聯的MQ上。

2. handler是在它關聯的looper線程中處理消息的。

這就解決了android最經典的不能在其他非主線程中更新UI的問題。 

android的主線程也是一個looper線程(looper在android中運用很廣)，我們在其中創建的handler默認將關聯主線程MQ。因此，利用handler的一個solution就是在activity中創建handler並將其引用傳遞給worker thread，worker thread執行完任務後使用handler發送消息通知activity更新UI。(過程如圖) 

 

 

Handle Sample code

===============================================================

public class TestDriverActivity extends Activity {
    private TextView textview;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);
        // 創建並啟動工作線程
        Thread workerThread = new Thread(new SampleTask(new MyHandler()));
        workerThread.start();
    }
    public void appendText(String msg) {
        textview.setText(textview.getText() + "\n" + msg);
    }
    class MyHandler extends Handler {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            String result = msg.getData().getString("message");
            // 更新UI
            appendText(result);
        }
    }
}

public class SampleTask implements Runnable {

    private static final String TAG = SampleTask.class.getSimpleName();

    Handler handler;

    public SampleTask(Handler handler) {

        super();

        this.handler = handler;

    }

    @Override

    public void run() {

        try {  // 模擬執行某項任務，下載等

            Thread.sleep(5000);

            // 任務完成後通知activity更新UI

            Message msg = prepareMessage("task completed!");

            // message將被添加到主線程的MQ中

            handler.sendMessage(msg);

        } catch (InterruptedException e) {

            Log.d(TAG, "interrupted!");

        }

    }

    private Message prepareMessage(String str) {

        Message result = handler.obtainMessage();

        Bundle data = new Bundle();

        data.putString("message", str);

        result.setData(data);

        return result;

    }

}

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當然，handler能做的遠遠不僅如此，由於它能post Runnable對象，它還能與Looper配合實現經典的Pipeline Thread(流水線線程)模式。請參考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》

MessageQueue

一個 Thread 只能有一個 MessageQueue，負責裝載Message的佇列, 對Message進行管理, 是一個無限制的鏈結串列。

Task (Message) 

 執行緒上要處理的訊息

範例 1，通过Thread，Looper和Handler实现线程通信：

=============================================================== 

MainActivity.java

=============================================================== 

public class MainActivity extends Activity {

    public static final String TAG = "Main Acticity";

    Button btn = null;

    Button btn2 = null;

    Handler handler = null;

    MyHandlerThread mHandlerThread = null;

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);

        btn = (Button)findViewById(R.id.button);

        btn2 = (Button)findViewById(R.id.button2);

        Log.d("MainActivity.myLooper()", Looper.myLooper().toString());

        Log.d("MainActivity.MainLooper", Looper.getMainLooper().toString());

        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override

            public void onClick(View view) {

                mHandlerThread = new MyHandlerThread("onStartHandlerThread");

                Log.d(TAG, "创建myHandlerThread对象");

                mHandlerThread.start();

                Log.d(TAG, "start一个Thread");

            }

        });

        btn2.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override

            public void onClick(View view) {

                if(mHandlerThread.mHandler != null){

                    Message msg = new Message();

                    msg.what = 1;

                    mHandlerThread.mHandler.sendMessage(msg);

                }

            }

        });

    }

}

=============================================================== 

MyHandlerThread.java

=============================================================== 

public class MyHandlerThread extends Thread {

    public static final String TAG = "MyHT";

    public Handler mHandler = null;

    @Override

    public void run() {

        Log.d(TAG, "进入Thread的run");

        Looper.prepare();

        Looper.prepare();

        mHandler = new Handler(Looper.myLooper()){

            @Override

            public void handleMessage(Message msg){

                Log.d(TAG, "获得了message");

                super.handleMessage(msg);

            }

        };

        Looper.loop();

    }

}

=============================================================== 

範例 2

=============================================================== 

activity_main.xml

=============================================================== 

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<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:gravity="center"

    tools:context="com.example.carson_ho.handler_learning.MainActivity">

    <TextView

        android:id="@+id/show"

        android:layout_width="wrap_content"

        android:layout_height="wrap_content"

        android:text="" />

</RelativeLayout>

=============================================================== 

方式1：新建Handler子类（内部类）

=============================================================== 

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();

    }

}

=============================================================== 

方式2：匿名内部类

=============================================================== 

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();

    }

}

=============================================================== 

使用 Handler.post（）

===============================================================

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：在主线程中创建Handler实例

        mHandler = new Handler();

        // 步骤2：在工作线程中 发送消息到消息队列中 & 指定操作UI内容

        new Thread() {

            @Override

            public void run() {

                try {

                    Thread.sleep(3000);

                } catch (InterruptedException e) {

                    e.printStackTrace();

                }

                // 通过psot（）发送，需传入1个Runnable对象

                mHandler.post(new Runnable() {

                    @Override

                    public void run() {

                        // 指定操作UI内容

                        mTextView.setText("执行了线程1的UI操作");

                    }

                });

            }

        }.start();

        // 步骤3：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();

                }

                mHandler.post(new Runnable() {

                    @Override

                    public void run() {

                        mTextView.setText("执行了线程2的UI操作");

                    }

                });

            }

        }.start();

    }

}

===============================================================

Reference:

重要 https://juejin.cn/post/6866015512192876557

https://www.mdeditor.tw/pl/puvc/zh-tw

Android 异步通信：手把手教你使用Handler消息传递机制（含实例Demo）

Android中的Handler的介紹

如何使用Handler(kotlin)

android的消息處理機制（圖+源碼分析）——Looper,Handler,Messag

轻松而深入理解Android的消息机制之Message和命令模式

Java进阶（七）正确理解Thread Local的原理与适用场景