Android——Handler异步消息机制

Android是消息驱动的，实现消息驱动有几个要素：
消息的表示：Message消息队列：MessageQueue消息循环，用于循环取出消息进行处理：Looper消息处理，消息循环从消息队列中取出消息后要对消息进行处理：Handler

1.学习路线图：

2.Handler类的引入:

3.Handler的执行流程图：

流程图解析:相关名词

UI线程:就是我们的主线程,系统在创建UI线程的时候会初始化一个Looper对象,同时也会创建一个与其关联的MessageQueue; Handler:作用就是发送与处理信息,如果希望Handler正常工作,在当前线程中要有一个Looper对象 Message:Handler接收与处理的消息对象 MessageQueue:消息队列,先进先出管理Message,在初始化Looper对象时会创建一个与之关联的MessageQueue; Looper:每个线程只能够有一个Looper,管理MessageQueue,不断地从中取出Message分发给对应的Handler处理！

简单点说：

当我们的子线程想修改Activity中的UI组件时,我们可以新建一个Handler对象,通过这个对象向主线程发送信息;而我们发送的信息会先到主线程的MessageQueue进行等待,由Looper按先入先出顺序取出,再根据message对象的what属性分发给对应的Handler进行处理！

4.Handler的相关方法:

voidhandleMessage(Message msg):处理消息的方法,通常是用于被重写! sendEmptyMessage(int what):发送空消息 sendEmptyMessageDelayed(int what,long delayMillis):指定延时多少毫秒后发送空信息 sendMessage(Message msg):立即发送信息 sendMessageDelayed(Message msg):指定延时多少毫秒后发送信息 final booleanhasMessage(int what):检查消息队列中是否包含what属性为指定值的消息如果是参数为(int what,Object object):除了判断what属性,还需要判断Object属性是否为指定对象的消息

5.Handler的使用示例：

1）Handler写在主线程中

在主线程中,因为系统已经初始化了一个Looper对象,所以我们直接创建Handler对象,就可以进行信息的发送与处理了！

代码示例：简单的一个定时切换图片的程序,通过Timer定时器,定时修改ImageView显示的内容,从而形成帧动画

运行效果图：

实现代码：

MainActivity.java：

public class MainActivity extends Activity { //定义切换的图片的数组id int imgids[] = new int[]{ R.drawable.s_1, R.drawable.s_2,R.drawable.s_3, R.drawable.s_4,R.drawable.s_5,R.drawable.s_6, R.drawable.s_7,R.drawable.s_8 }; int imgstart = 0; final Handler myHandler = new Handler() { @Override //重写handleMessage方法,根据msg中what的值判断是否执行后续操作 public void handleMessage(Message msg) { if(msg.what == 0x123) { imgchange.setImageResource(imgids[imgstart++ % 8]); } } }; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); final ImageView imgchange = (ImageView) findViewById(R.id.imgchange); //使用定时器,每隔200毫秒让handler发送一个空信息 new Timer().schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { myHandler.sendEmptyMessage(0x123); } }, 0,200); } }

2）Handler写在子线程中

如果是Handler写在了子线程中的话,我们就需要自己创建一个Looper对象了!创建的流程如下:

1 )直接调用Looper.prepare()方法即可为当前线程创建Looper对象,而它的构造器会创建配套的MessageQueue;2 )创建Handler对象,重写handleMessage( )方法就可以处理来自于其他线程的信息了!3 )调用Looper.loop()方法启动Looper

使用示例：输入一个数，计算后通过Toast输出在这个范围内的所有质数

实现代码：main.xml：

MainActivity.java:

public class CalPrime extends Activity { static final String UPPER_NUM = "upper"; EditText etNum; CalThread calThread; // 定义一个线程类 class CalThread extends Thread { public Handler mHandler; public void run() { Looper.prepare(); mHandler = new Handler() { // 定义处理消息的方法 @Override public void handleMessage(Message msg) { if(msg.what == 0x123) { int upper = msg.getData().getInt(UPPER_NUM); List<Integer> nums = new ArrayList<Integer>(); // 计算从2开始、到upper的所有质数 outer: for (int i = 2 ; i <= upper ; i++) { // 用i处于从2开始、到i的平方根的所有数 for (int j = 2 ; j <= Math.sqrt(i) ; j++) { // 如果可以整除，表明这个数不是质数 if(i != 2 && i % j == 0) { continue outer; } } nums.add(i); } // 使用Toast显示统计出来的所有质数 Toast.makeText(CalPrime.this , nums.toString() , Toast.LENGTH_LONG).show(); } } }; Looper.loop(); } } @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); etNum = (EditText)findViewById(R.id.etNum); calThread = new CalThread(); // 启动新线程 calThread.start(); } // 为按钮的点击事件提供事件处理函数 public void cal(View source) { // 创建消息 Message msg = new Message(); msg.what = 0x123; Bundle bundle = new Bundle(); bundle.putInt(UPPER_NUM , Integer.parseInt(etNum.getText().toString())); msg.setData(bundle); // 向新线程中的Handler发送消息 calThread.mHandler.sendMessage(msg); } }

6.Handler的工作流程

在上面我们简单的说明了Handler是如何使用的。那么现在我们就来看一下这个Handler是如何工作的。在Android的消息机制中主要是由Handler,Looper,MessageQueue,Message等组成。而Handler得运行依赖后三者。那么我们就来看一下它们是如何联系在一起的。

Looper

在一个Android应用启动的时候，会创建一个主线程，也就是UI线程。而这个主线程也就是ActivityThread。在ActivityThread中有一个静态的main方法。这个main方法也就是我们应用程序的入口点。我们来看一下这个main方法。

public static void main(String[] args) {......Looper.prepareMainLooper();ActivityThread thread = new ActivityThread();thread.attach(false);......Looper.loop();throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");}

在上面代码中通过prepareMainLooper方法为主线程创建一个Looper,而loop则是开启消息循环。从上面代码我们可以猜想到在loop方法中应该存在一个死循环，否则给我们抛出RuntimeException。也就是说主线程的消息循环是不允许被退出的。下面我们就来看一下这个Looper类。

首先我们看一下Looper的构造方法。

private Looper(boolean quitAllowed) {mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);mThread = Thread.currentThread();}

在这个构造方法中创建了一个消息队列。并且保存当前线程的对象。其中quitAllowed参数表示是否允许退出消息循环。但是我们注意到这个构造方法是private，也就是说我们自己不能手动new一个Looper对象。那么我们就来看一下如何创建一个Looper对象。之后在Looper类中我们找到下面这个方法。

private static void prepare(boolean quitAllowed) {if (sThreadLocal.get() != null) {throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");}sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));}

在这里新建了一个Looper对象，然后将这个对象保存在ThreadLocal中，当我们下次需要用到Looper的之后直接从这个sThreadLocal中取出即可。在这里简单说明一下ThreadLocal这个类，ThreadLocal它实现了本地变量存储，我们将当前线程的数据存放在ThreadLocal中，若是有多个变量共用一个ThreadLocal对象，这时候在当前线程只能获取该线程所存储的变量，而无法获取其他线程的数据。在Looper这个类中为我们提供了myLooper来获取当前线程的Looper对象。从上面的方法还能够看出，一个线程只能创建一次Looper对象。然后我们在看一下这个prepare在哪里被使用的。

public static void prepare() {prepare(true);}public static void prepareMainLooper() {prepare(false);synchronized (Looper.class) {if (sMainLooper != null) {throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");}sMainLooper = myLooper();}}

prepareMainLooper方法：这个方法在上面的ActivityThread中的main方法中我们就已经见到过了。它是为主线程创建一个Looper，在主线程创建Looper对象中，就设置了不允许退出消息循环。并且将主线程的Looper保存在sMainLooper中，我们可以通过getMainLooper方法来获取主线程的Looper。

在ActivityThread中的main方法中除了创建一个Looper对象外，还做了另外一件事，那就是通过loop方法开启消息循环。那么我们就来看一下这个loop方法做了什么事情。

public static void loop() {final Looper me = myLooper();if (me == null) {throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");}final MessageQueue queue = me.mQueue;// Make sure the identity of this thread is that of the local process,// and keep track of what that identity token actually is.Binder.clearCallingIdentity();final long ident = Binder.clearCallingIdentity();for (;;) {Message msg = queue.next(); // might blockif (msg == null) {// No message indicates that the message queue is quitting.return;}// This must be in a local variable, in case a UI event sets the loggerPrinter logging = me.mLogging;if (logging != null) {logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +msg.callback + ": " + msg.what);}msg.target.dispatchMessage(msg);if (logging != null) {logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);}// Make sure that during the course of dispatching the// identity of the thread wasn't corrupted.final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();if (ident != newIdent) {Log.wtf(TAG, "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);}msg.recycleUnchecked();}}

和我们刚才猜想的一样，在loop中确实存在一个死循环，而唯一退出该循环的方式就是消息队列返回的消息为空。然后我们通过消息队列的next()方法获得消息。msg.target是发送消息的Handler，通过Handler中的dispatchMessage方法又将消息交由Handler处理。消息处理完成之后便对消息进行回收处理。在这里我们也能够通过quit和quitSafely退出消息循环。

public void quit() {mQueue.quit(false);}public void quitSafely() {mQueue.quit(true);}

我们可以看出对于消息循环的退出，实际上就是调用消息队列的quit方法。这时候从MessageQueue的next方法中取出的消息也就是null了。下面我们来看一下这个MessageQueue。

MessageQueue

MessageQueue翻译为消息队里，在这个消息队列中是采用单链表的方式实现的，提高插入删除的效率。

Handler

在这里我们首先看一下Handler的构造方法。

public Handler(Callback callback, boolean async) {......mLooper = Looper.myLooper();if (mLooper == null) {throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");}mQueue = mLooper.mQueue;mCallback = callback;mAsynchronous = async;}

从这个构造方法中我们可以看出在一个没有创建Looper的线程中是无法创建一个Handler对象的。所以说我们在子线程中创建一个Handler时首先需要创建Looper，并且开启消息循环才能够使用这个Handler。

总结

在这里我们重新整理一下我们的思路，看一下这个Handler的整个工作流程。在主线程创建的时候为主线程创建一个Looper,创建Looper的同时在Looper内部创建一个消息队列。而在创键Handler的时候取出当前线程的Looper，并通过该Looper对象获得消息队列，然后Handler在子线程中发送消息也就是在该消息队列中添加一条Message。最后通过Looper中的消息循环取得这条Message并且交由Handler处理。