你的位置:首页 > 操作系统

[操作系统]Android中关于Handler的若干思考


在之前的博文中,讲过一些和Handler有关的知识,例如:

Android 多线程----AsyncTask异步任务详解 

Android多线程----异步消息处理机制之Handler详解

今天再把Handler的知识回顾总结一下。

 

本文包括与Handler有关的以下问题:

  (1)Handler的作用

  (2)为什么Android中要设计为只能在UI线程中去更新UI呢?

  (3)Handler的两个异常

  (4)Handler、Looper MessageQueue之间的关系(源码角度)

  (5)跟线程相关的Handler,即HandlerThread(源码角度分析)

  (6)主线程往子线程发消息

 

一、Handler的作用:

(1)在非UI线程中完成耗时操作,在UI线程中去更新UI。

(2)可以在主线程中发送延时消息。

 

二、为什么Android中要设计为只能在UI线程中去更新UI呢?

(1)解决多线程并发问题(根本原因)

(2)提高界面更新的性能问题

(3)架构设计的简单

你可能会说,既然是担心多线程并发问题,那我在子线程中加锁进行更新UI行不行呢?你这样想的话,会容易造成UI卡顿的。

注1:大部分面试者很难去说出一个令面试官满意的答案。

注2:关于多线程,这里举一个例子,比如说银行取款的问题。正常情况下,银行卡余额不能少于取款金额,如果多线程进行取款的话,就会造成线程不安全。

注3:Android中之所以说架构简单,是因为帮我们封装了很多更新UI的操作。

 

三、Handler的两个异常:

在使用Handler时,经常会出现以下两个异常:

(1)CalledFromWrongThreadException:这种异常是因为尝试在子线程中去更新UI,进而产生异常。

(2)Can't create handle inside thread that ha not called Looper.prepared:是因为我们在子线程中去创建Handler,而产生的异常。

我们接下来通过代码来把这两个异常演示一下。

1、子线程中更新UI的异常:

(1)activity_main.

<RelativeLayout ="http://schemas.android.com/apk/res/android"        ="http://schemas.android.com/tools"        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="match_parent"        tools:context=".MainActivity">  <TextView    android:id="@+id/tv"    android:layout_width="wrap_content"    android:layout_height="wrap_content"    android:text="@string/hello_world"/>  <Button    android:id="@+id/btn"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="wrap_content"    android:text="按钮"/></RelativeLayout>

 上方代码中,一个文本,一个按钮,代码比较简单。

(2)MainActivity.java:

 1 import android.app.Activity; 2 import android.os.Bundle; 3 import android.view.View; 4 import android.widget.Button; 5 import android.widget.TextView; 6  7 public class MainActivity extends Activity { 8  9   private TextView tv;10   private Button btn;11 12   @Override13   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {14     super.onCreate(savedInstanceState);15     setContentView(R.layout.activity_main);16     tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);17     btn = (Button) findViewById(R.id.btn);18 19     //点击按钮后,尝试在子线程中更新UI20     btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {21       @Override22       public void onClick(View v) {23 24         new Thread(new Runnable() {25           @Override26           public void run() {27             tv.setText("smyhvae"); //子线程中更新UI28           }29         }).start();30 31       }32     });33   }34 }

上方代码中,核心代码是第27行:点击按钮后,在子线程中更新UI。

运行程序后,点击按钮,效果如下:

b40c8233-1367-4c80-b3c1-42e03ab1345f

此时,我们来看一下后台的log日志:

678ff542-e443-4276-92ab-9a810a38ff88

上图中报的错误日志就是因为我们在子线程中去更新UI。

 

解决方案:

  在子线程中创建Message消息,通过Handler发给主线程,之后在Handler的handleMessage方法中获得Message消息,进而处理更新UI界面。代码如下:

 1 import android.app.Activity; 2 import android.os.Bundle; 3 import android.os.Handler; 4 import android.os.Message; 5 import android.view.View; 6 import android.view.View.OnClickListener; 7 import android.widget.Button; 8 import android.widget.TextView; 9 10 public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {11   public static final int UPDATE_TEXT = 1;12   private TextView text;13   private Button changeText;14 15   //程序一加载,直接在主线程中创建Handler16   private Handler handler = new Handler() {17     public void handleMessage(Message msg) {18       switch (msg.what) {19       case UPDATE_TEXT:20         text.setText("Nice to meet you");21         break;22       default:23         break;24       }25     }26   };27 28   @Override29   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {30     super.onCreate(savedInstanceState);31     setContentView(R.layout.activity_main);32     text = (TextView) findViewById(R.id.text);33     changeText = (Button) findViewById(R.id.change_text);34     changeText.setOnClickListener(this);35   }36 37   @Override38   public void onClick(View v) {39     switch (v.getId()) {40     case R.id.change_text:41       new Thread(new Runnable() {42         @Override43         public void run() {44           Message message = new Message();45           message.what = UPDATE_TEXT;46           handler.sendMessage(message);47         }48       }).start();49       break;50     default:51       break;52     }53   }54 }

 上方第44行代码也可以换成:

Message message = handler.obtainMessage();

  

2、在子线程中创建Handler的异常:

MainActivity.java:

 1 import android.app.Activity; 2 import android.os.Bundle; 3 import android.os.Handler; 4 import android.widget.TextView; 5  6 public class MainActivity extends Activity { 7  8   private TextView tv; 9 10   @Override11   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {12     super.onCreate(savedInstanceState);13     setContentView(R.layout.activity_main);14     tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);15 16     //尝试在子线程中去创建Handler17     new Thread(new Runnable() {18       @Override19       public void run() {20         new Handler();21       }22     }).start();23   }24 }

 运行程序后, 报错如下:

4b57cbb1-9c58-49e2-b3b8-84e97e34b859

  

四、Handler、Looper MessageQueue之间的关系:(源码角度)

    如果要问到Handler,这个问题基本是面试必问的。

原理分析:

Handler是Android类库提供的用于发送、处理消息或Runnable对象的处理类,它结合Message、MessageQueue和Looper类以及当前线程实现了一个消息循环机制,用于实现任务的异步加载和处理。整个异步消息处理流程的示意图如下图所示:

根据上面的图片,我们现在来解析一下异步消息处理机制

  • Message:消息体,用于装载需要发送的对象。
  • Handler:它直接继承自Object。作用是:在子线程中发送Message或者Runnable对象到MessageQueue中;在UI线程中接收、处理从MessageQueue分发出来的Message或者Runnable对象。发送消息一般使用Handler的sendMessage()方法,而发出去的消息经过处理后最终会传递到Handler的handlerMessage()方法中。
  • MessageQueue:用于存放Message或Runnable对象的消息队列。它由对应的Looper对象创建,并由Looper对象管理。每个线程中都只会有一个MessageQueue对象。
  • Looper:是每个线程中的MessageQueue的管家,负责接收和分发Message或Runnable的工作。调用Looper.loop()方法,就是一个死循环,不断地从MessageQueue中取消息:如果有消息,就取出,并调用Handler的handlerMessage()方法;如果没有消息阻塞。

现在可以做出如下总结:

(1)Handler负责发送消息,Looper负责接收Handler发送的消息放到MessageQueue,Looper又将消息回传给Handler自己。

(2)一个Handler对应一个Looper对象,一个Looper对应一个MessageQueue对象(Looper内部包含一个MessageQueue),一个Handler可以生成多个Message。

(3)Handler就是公开给外部线程的接口,用于线程间的通信。Looper是由系统支持的用于创建和管理MessageQueue的依附于一个线程的循环处理对象,而Handler是用于操作线程内部的消息队列的,所以            Handler也必须依附一个线程,而且只能是一个线程。

(4)由于Handler是在主线程中创建的,所以此时handleMessage()方法中的代码也会在主线程中运行,于是我们在这里就可以安心地进行UI操作了

 

生活中的例子:

97e2d20a-ec78-4f28-81b5-83b2ee41f797

上图中,可以这么理解:开会时,我(Handler)想中途离开去做别的事情,通过sendMessage发消息给领导,领导思考了一会儿,同意之后,通过Looper.looep()方法将消息回传给我,说我可以离开,然后我就调用handleMessage方法去做别的事情去了。

注:面试的时候,如果只是从字面的角度来解释Handler、Looper MessageQueue之间的关系,并不能够真正打动面试官,倒不如再举一个生动的例子,让面试官觉得你是懂面向对象的思维的。

 

五、跟线程相关的Handler,即HandlerThread(源码角度分析)

这个问题可以看一下这篇博客:

http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/47079737

 

六、主线程往子线程发消息:(考察你是否真的理解Handler机制)

  我们在平时开发的过程中,经常是子线程往主线程中发消息,让主线程更新UI。但是根据具体的项目需求,也可能会要求让你在主线程中往子线程中发消息。

 1 import android.app.Activity; 2 import android.os.Bundle; 3 import android.os.Handler; 4 import android.os.Looper; 5 import android.os.Message; 6 import android.util.Log; 7 import android.view.View; 8 import android.view.View.OnClickListener; 9 import android.widget.Button;10 import android.widget.TextView;11 12 public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {13   public static final int UPDATE_TEXT = 1;14   private TextView tv;15   private Button btn;16   private Handler handler;17 18   @Override19   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {20     super.onCreate(savedInstanceState);21     setContentView(R.layout.activity_main);22     tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);23     btn = (Button) findViewById(R.id.btn);24     btn.setOnClickListener(this);25     //疑问:为什么这段代码如果写在onClick方法里面会报空指针?26     new Thread(new Runnable() {27       @Override28       public void run() {29         //1、准备Looper对象30         Looper.prepare();31         //2、在子线程中创建Handler32         handler = new Handler() {33           @Override34           public void handleMessage(Message msg) {35             super.handleMessage(msg);36             Log.i("handleMessage:", Thread.currentThread().getName());37             Log.i("后台输出", "收到了消息对象");38           }39         };40         //3、调用Looper的loop()方法,取出消息对象41         Looper.loop();42       }43     }).start();44 45   }46   @Override47   public void onClick(View v) {48     Log.i("onClick:", Thread.currentThread().getName());49     switch (v.getId()) {50       case R.id.btn:51         Message msg = handler.obtainMessage();52         handler.sendMessage(msg);53         break;54 55       default:56         break;57     }58   }59 }

上方的第29行至41行代码:这是MainThread中发送消息,在子线程中接收消息的固定写法。上面的三个步骤再重复一下:

  • 准备Looper对象
  • 在WorkerThread当中生成一个Handler对象
  • 调用Looper的loop()方法之后,Looper对象将不断地从消息队列当中取出对象,然后调用handler的handleMessage()方法,处理该消息对象;如果消息队列中没有对象,则该线程阻塞

注意,此时handleMessage()方法是在子线程中运行的。

后台运行效果:

60e0e63e-2c82-45de-a787-ca7dd881141b

小小地总结一下:

  首先执行Looper的prepare()方法,这个方法有两个作用:一是生成Looper对象,而是把Looper对象和当前线程对象形成键值对(线程为键),存放在ThreadLocal当中,然后生成handler对象,调用Looper的myLooper()方法,得到与Handler所对应的Looper对象,这样的话,handler、looper 、消息队列就形成了一一对应的关系,然后执行上面的第三个步骤,即Looper在消息队列当中循环的取数据。

另外,在本文最开头的第一段中,我们在主线程中创建Handler也没有调用Looper.prepare()方法,为什么就没有崩溃呢?,这是由于在程序启动的时候,系统已经帮我们自动调用了Looper.prepare()方法。查看ActivityThread中的main()方法,代码如下所示:

 1 public static void main(String[] args) {  2   SamplingProfilerIntegration.start();  3   CloseGuard.setEnabled(false);  4   Environment.initForCurrentUser();  5   EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());  6   Process.setArgV0("<pre-initialized>");  7   Looper.prepareMainLooper();  8   ActivityThread thread = new ActivityThread();  9   thread.attach(false); 10   if (sMainThreadHandler == null) { 11     sMainThreadHandler = thread.getHandler(); 12   } 13   AsyncTask.init(); 14   if (false) { 15     Looper.myLooper().setMessageLogging(new LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread")); 16   } 17   Looper.loop(); 18   throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); 19 } 

 上方代码中,可以看到,在第7行调用了Looper.prepareMainLooper()方法,而这个方法又会再去调用Looper.prepare()方法,代码如下所示:

1 public static final void prepareMainLooper() { 2   prepare(); 3   setMainLooper(myLooper()); 4   if (Process.supportsProcesses()) { 5     myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false; 6   } 7 } 

 总结:这样基本就将Handler的创建过程完全搞明白了,总结一下就是在主线程中可以直接创建Handler对象,而在子线程中需要先调用Looper.prepare()才能创建Handler对象。

 

六、为什么在有些时候子线程中是可以直接更新UI的:

这道面试题应该是本文中最难的一个面试题了,需要好好理解。为了回答这个问题,我们需要先通过看源码去了解下面这三个问题:

(1)Android是如何检测非UI线程去更新UI的

(2)ViewRootImp是什么?

(3)ViewRootImp是在哪里创建的?

源码我就不贴出来了,这里我只是总结一下。

答案:

  非UI线程真的不能更新UI吗? 是可以的

解释:

  在线程中更新UI时会调用ViewParent.invalidateChild()方法检查当前的thread是否是Mainthread

具体源码如下:

1 final ViewParent p = mParent;2   if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {3   final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;4   damage.set(l, t, r, b);5   p.invalidateChild(this, damage);6 }

 而ViewParent是一个接口类,其实现类是ViewRootImpl,通过查看invalidateChild()方法里面的代码就可以看到会他调用checkThread()方法。checkThread()方法如下:

1 void checkThread() {2   if (mThread != Thread.currentThread()) {  //检查更新UI的线程是否是MainThread3     throw new CalledFromWrongThreadException(4     "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");5   }6 }

 上面的第02行就是检查:在线程中更新UI时当前线程是否是MainThread。

但是,ViewRootImpl这个类是在activity的onResume()方法中创建的。就算在子线程中更新UI,只要在ViewRootImpl创建之前更新UI(比如,程序在执行onCreate方法时,我就去执行setText方法区更新UI),就可以逃避掉checkThread()的检查。

关于本题,给出以下链接大家去细读一下源码吧:

Android更新Ui进阶精解(一):

http://www.jianshu.com/p/6de0a42a44d6

为什么我们可以在非UI线程中更新UI:

http://blog.csdn.net/aigestudio/article/details/43449123