本文内容节选自《Android从小工到专家——第三章:App流畅度——多线程》,内容稍有修改
我们知道在Android应用启动时,会默认有一个主线程(UI线程),在这个线程中会关联一个消息队列,所有的操作都会被封装成消息然后交给主线程来处理。
为了保证主线程不会主动退出,会将获取消息的操作放在一个死循环中,这样,程序就不会退出.
Handler、Looper、Message有啥关系?
在子线程中完成耗时操作,很多情况下需要更新UI,最常用的就是通过Handler将一个消息Post到UI线程中,然后再在Handler的handlerMessage方法中进行处理。而每个Handler都会关联一个消息队列(MessageQueue),Looper负责的就是创建一个MessageQueue,而每个Looper又会关联一个线程(Looper通过ThreadLocal封装)。默认情况下,MessageQueue只有一个,即主线程的消息队列。
源码解读
ActivityThread主线程中启动启动消息循环Looper
在ActivityThread的main方法中:public static void main(String[] args) {
// 代码省略
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
Looper.prepareMainLooper(); //1.创建消息循环Looper
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler(); // UI线程的Handler
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
Looper.loop(); // 2.执行消息循环
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
ActivityThread通过Looper.prepareMainLooper()创建主线程的消息队列,最后执行Looper.loop()来启动消息队列。Handler关联消息队列和线程。
在 API 22 之后,Google 删除了 AsyncTask.init() 方法,main 函数中也不再调用它。
具体可以看这篇文章:AsyncTask 解析
执行ActivityThread.main方法后,应用程序就启动了,并且会一直从消息队列中取消息,然后处理消息,使得系统运转起来。
那么系统是如何将消息投递到消息队列,又是如何从消息中获取消息并处理的呢?答案就是Handler
Handler关联消息队列和线程
消息队列被封装在Looper中,而每个Looper又会关联一个线程(Looper通过ThreadLocal封装),最终就等于每个消息队列会关联一个线程。
那Handler是如何关联到消息队列以及线程的呢?请看下面的源代码:
public Handler() { |
Handler会在内部通过Looper.getLooper()方法来获取Looper对象,并且与之关联,并获取消息队列。那么Looper.getLooper()如何工作的呢?
public static Looper myLooper() { |
在Looper类中,myLooper()方法,通过sThreadLocal.get()来获取的,在prepareMainLooper()中调用prepare()方法,在这个方法中创建了一个Looper对象,并将对象设置了sThreadLocal()。这样队列就和线程关联起来了。通过sThreadLocal.get()方法,保证不同的线程不能访问对方的消息队列。
再回到Handler,消息队列通过Looper与线程关联上,而Handler又与Looper关联,因此,Handler最终就和线程、线程的消息队列关联上了。
为什么要更新UI的Handler必须在主线程中创建?
因为Handler要与主线程的消息队列关联上,这样handlerMessage才会执行在UI线程,此时UI线程才是安全的。
消息循环,消息处理
消息循环的建立就是通过Looper.loop()方法。源代码如下:
/** |
从上述程序我们可以看出,loop()方法的实质上是建立一个死循环,然后通过从消息队列中逐个取出消息,最后处理消息。对于Looper:通过Looper.prepare()来创建Looper对象(消息队列封装在Looper对象中),并且保存在sThreadLocal中,然后通过通过Looper.loop()进行消息循环,这两步通常成对出现。
消息处理机制
在上面代码中通过 msg.target.dispatchMessage(msg) 来处理消息,其中msg是Message类型,源码如下:
public final class Message implements Parcelable { |
从源码中可以看出,target是Handler类型。实际上就是转了一圈,通过Handler发送消息给消息队列,消息队列又将消息分发给Handler处理。在Handler类中:
//消息处理函数,子类覆写 |
从上述程序可以看出,dispatchMessage只是一个分发的方法,如果Run nable类型的callback为空,则执行handleMessage来处理消息,该方法为空,我们会将更新UI的代码写在该函数中;
如果callback不为空,则执行handleCallback来处理,该方法会调用callback (Runnable对象) 的run方法。
其实这是Handler分发的两种类型,比如post(Runnable callback)则callback就不为空,当我们使用Handler来sendMessage时通常不设置callback,因此,执行handlerMessage。
我们看看这两种实现:
public final boolean post(Runnable r) |
从上述程序可以看到,在post(Runnable r)时,会将Runnable包装成Message对象,并且将Runnable对象设置给Message对象的callback,最后会将该对象插入消息队列。sendMessage也是类似实现:
public final boolean sendMessage(Message msg) |
不管是post一个Runnable还是Message,都会调用sendMessageDelayed(msg, time)方法。Handler最终将消息追加到MessageQueue中,而Looper不断地从MessageQueue中读取消息,并且调用Handler的dispatchMessage分发消息,这样消息就源源不断地被产生、添加到MessageQueue、被Handler处理,Android应用就运转起来了。
子线程正确创建Handler
在上面Handler的构造方法中看到,如果mLooper = Looper.myLooper(),mLooper为空,则会抛出异常。正确使用方法应该是:
new Thread(){ |
如果只创建Looper不启动消息循环,虽然不抛出异常,但是通过handler来post或者sendMessage()也不会有效。因为虽然消息会被追加到消息队列,但是并没有启动消息循环,也就不会从消息队列中获取消息并且执行了。
为什么说MessageQueue 和 Looper 是一对一关系,Handler 和 Looper 是多对一?
首先,在上面Looper的私有构造方法,每一个Looper对象都会new MessageQueue()来创建一个MessageQueue,所以是一对一关系没错。
为什么Handler和Looper可以是多对一呢?这是因为Handler的构造方法中,会获取当前线程的Looper对象(由ThreadLocal保存的),一个线程Looper对象只有一个,但是可以创建多个Handler对象,所以是多对一
Toast在子线程的用法
Toast在子线程直接使用,会报错:java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
at android.os.Handler.<init>(Handler.java:200)
at android.os.Handler.<init>(Handler.java:114)
at android.widget.Toast$TN$2.<init>(Toast.java:345)
at android.widget.Toast$TN.<init>(Toast.java:345)
at android.widget.Toast.<init>(Toast.java:103)
at android.widget.Toast.makeText(Toast.java:262)
at com.agehua.loveprints.view.main.MainActivity$ShowExceptionThread.run(MainActivity.java:127)
回到前面看下Handler的构造函数,可以发现报这个错误的原因是 mLooper 为null。所以正确的用法应该是:
private class ShowExceptionThread extends Thread { |
关于为什么Toast里面会需要Handler,可以看这篇博客:Android Toast源码分析
本文链接:http://agehua.github.io/2018/08/22/Handler-Looper-MessageQueue/