Android线程间通信之handler-android线程间通信

本文来一起讨论下Android的handler机制。

相信写过android的童鞋，一定对handler很熟悉。因为使用频率实在太高了。尤其是在非ui线程，想要刷新ui控件的时候。因为ui控件的刷新只能在主线程做，但是我们可能有在非ui线程却需要更新ui的需求，比如在一个后台线程下载了图片需要更新到ui上，这时候就需要主线程handler来发送更新的message。

handler的使用如此频繁，我们有必要知道其内部是如何工作的。

一句话概括
handler thread
handler
- 发送什么
- 触发的线程
- 创建handler
- runnable的封装
- 如何处理消息
message
- 如何产生消息
- 发送时机
Looper
- 创建looper
- 派发消息
- 例子
总结

一句话概括

handler, looper, message的组合，能够做什么工作?简单地说，就一句话：在一个线程里，指定在另一个线程里，执行一个任务。

handler thread

什么是handler thread。当一个线程，创建了looper，looper里面拥有message queue，创建了handler，那么，这个线程就是一个handler thread。

handler thread的作用就是，让其他的线程指定handler thread去执行一个任务。比如ui线程就是一个handler thread。我们可以在普通线程中，指定让ui线程去更新ui。

handler

handler有两个工作，一是发送任务或者消息;二是处理消息或者执行任务。

发送什么

handler可以发送什么

handler和message queue密切联系，直觉上handler会发送消息到message queue。其实不仅如此，handler既能发送message，也能发送runnbale。换句话说，message queue不只是装message的queue(其实是一个单链表)，而且还能装runnable。

触发的线程

handler发送消息或者任务，一般是在其他线程发送的，即发送消息时所在的线程，并不是创建handler的线程(当然，也可以在创建handler的线程发消息，等于自己发给自己)。

而handler处理消息或执行任务，则是在创建自己的线程中执行的。

创建handler

handler和looper并不是ui线程独有的。任何一个普通的线程，都可以创建自己的looper，创建自己的handler。

但是有一点需要注意，创建handler前，必须先创建looper。

如果不创建looper，直接new一个handler，比如

new Thread(new Runnable(){ 
    public void run() { 
        Handler handler = new Handler(); 
    } 
}).start();

运行时，会直接报错：

Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare()

来看看handler的构造函数

public Handler(Callback callback, boolean async) { 
        ... 
        mLooper = Looper.myLooper();  // Looper.myLooper用于获取当前线程的looper 
        if (mLooper == null) { 
            throw new RuntimeException( 
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 
        } 
        mQueue = mLooper.mQueue; 
        ... 
    }

handler发送消息到message queue，所以，构造一个handler的时候必须知道message queue，才能确定把消息发送到哪里。

而message queue是由looper来管理的，因此顺序上，必须先创建了looper，才能创建handler。

创建线程的Looper，

Looper.prepare();

所以，创建一个handler的正确写法是：

new Thread(new Runnable(){ 
    public void run() { 
        Looper.prepare(); 
        Handler handler = new Handler(); 
    } 
}).start();

可能有同学会觉得奇怪，平时用new Handler() 的时候没有先调用Looper.prepare()也一样可以用呀?那是因为，handler是在主线程创建的。

// ActivityThread.java 
public static void main(String[] args) { 
    ... 
    Looper.prepareMainLooper(); 
    ... 
}

主线程在启动的时候，就会调用Looper.prepareMainLooper() 创建looper，所以，我们可以在主线程直接创建handler，不需要手动先创建looper。

runnable的封装

可能大家会觉得奇怪，message queue应该装的是message，那么handler.post(runnable)，runnable跑哪里去了呢?

runnable其实也是发送给了message queue，只不过在发送前，先对runnable进行了封装。

public final boolean post(Runnable r){ 
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 
} 
 
private static Message getPostMessage(Runnable r) { 
    Message m = Message.obtain(); 
    m.callback = r; 
    return m; 
}

用getPostMessage 把runnable包装成一个message，message的callback就是runnable。因此，分辨一个message是不是runnable，其实只要看message的callback是否为空，如果为空，就是普通的message，否则，就是一个runnbale。

如何处理消息

看下dispathMessage

public void dispatchMessage(Message msg) { 
    if (msg.callback != null) { 
         handleCallback(msg);    // handler.post(runnable)时走这里 
     } else { 
         if (mCallback != null) { // handler = new Handler(callback)时走这里 
             if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
                 return; 
             } 
         } 
         handleMessage(msg); // handler = new Handler()时走这里 
     } 
 }

根据handler发送消息的类型，分成2种情况：

handler发送了一个message到message queue
handler发送了一个runnbale到message queue

根据前面提到的，message.callback其实就是对runnable的封装，所以，如果handler是发送了一个runnable到message queue，那么就会执行这个runnable。

如果handler是发送了一个message到message queue，那么又细分为2种情况

handler创建时设置了callback, 即handler = new Handler(callback);
handler创建时未设置callback，即handler = new Handler();

如果设置了callback，那么message会先被callback处理。

如果callback返回true，说明处理完成，不会再传给handler.handleMessage了。

如果callback返回false，说明处理未完成，会再把message传给handler.handleMessage继续处理。

如果未设置callback，message会直接传给handler.handleMessage处理。

message

如何产生消息

消息如何产生

message可以由构造函数生成。更多的时候，是从可回收的消息对象池里面直接获取的，提供性能。从消息对象池获取一个消息的方式是Message.obtain()，也可以用Handler.obtainMessage()。

另外，不产生消息，也可以发送消息。好绕口，啥意思?handler.sendEmptyMessage()，可以发送一个空消息到message queue，不需要构造一个message对象。

发送时机

消息什么时候发送

消息的处理时机还是由handler来决定(感觉handler管的好宽==)。

handler.sendMessage，把message放到message queue的尾部排队，looper从前往后一个一个取消息。handler.sendMessageAtFrontOfQueue，把message放到message queue的头部，消息可以马上被处理。

handler.sendMessageAtTime，不马上发送消息到message queue，而是在指定的时间点发送。

handler.sendMessageDelayed，不马上发送消息到message queue，而是在指定的时延后再发送。

Looper

创建looper

前面提到，looper就像一个发送机一样，会从message queue中取出消息，然后派发给handler处理。因此，要知道message应该发送到哪个handler，必须先创建looper。

创建looper的方法

Loop.prepare();

派发消息

通过looper.loop()，looper会不断从message queue取消息，并派发出去。

looper怎么知道message应该派发给哪一个handler呢?

一起看看loop方法

public static void loop() { 
    ... 
    for (;;) { 
        Message msg = queue.next(); // might block 
        if (msg == null) { 
            // No message indicates that the message queue is quitting. 
            return; 
        } 
        ... 
        msg.target.dispatchMessage(msg); 
        ... 
    } 
}

每个msg都有一个target属性，这个target就是发送消息的handler，派发message，就是派发给msg.target对象。

loop方法并不是无限循环的，一旦message queue为空，就会结束，以免长期占用cpu资源。

例子

下图中，线程A是一个handler thread。现在线程B想让线程A处理一个消息message 5。于是，线程B拿到线程A的handler引用，然后调用handler的sendMessage。

message 5被发送到线程A的message queue。

线程A怎么去处理这个消息呢?使用looper.loop方法，每次会从message queue取出一条消息，当取到message 5，说明message 5即将被处理。

真正的消息处理逻辑，是在handler的handleMessage里面自定义的(或者runnable，callback，这里以handleMessage为例)。

looper取到message 5，通过message 5的target属性，知道目标handler，然后把消息发送给handler进行处理。

总结

handler不是独立存在的，一个handler，一定有一个专属的线程，一个消息队列，和一个looper与之关联。

这几个角色是如何协同工作的呢?简单概括为下面四个步骤：

handler发送消息到message queue，这个消息可能是一个message，可能是一个runnable
looper负责从message queue取消息
looper把消息dispatch给handler
handler处理消息(handleMessage或者执行runnable)

handler和looper的关系有点类似于生产者和消费者的关系，handler是生产者，生产消息然后添加到message queue;looper是消费者，从message queue取消息。