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[操作系统]Handler消息传递机制


       出于性能优化考虑,Android的UI操作并不是线程安全的,这意味着如果有多个线程并发操作UI组件,可能导致线程安全问题。为了解决这个问题,Android制定了一条简单的规则:只允许UI线程修改Activity里的UI组件。

       当一个程序第一次启动时,Android会同时启动一条主线程(Main Thread),主线程主要负责处理与UI相关的事件,如用户的按键事件、用户接触屏幕的事件及屏幕绘图事件,并把相关的事件分发到对应的组件进行处理。所以主线程通常又被叫做UI线程。

       Android的消息传递机制是另一种形式的“事件处理”,这种机制主要是为了解决Android应用的多线程问题——Android平台只允许UI线程修改Activity里的UI组件,这样就会导致新启动的线程无法动态改变界面组件的属性值。但在实际Android应用开发中,尤其是涉及动画的游戏开发中,需要让新启动的线程周期性地改变界面组件的属性值,这就需要借助于Handler的消息传递机制来实现了。

Handler类简介

   Handler类的主要作用有两个:

     1、在新启动的线程中发送消息。

     2、在主线程中获取、处理消息。

   为了让主线程能“适时”地处理新启动的线程所发送的消息,显然只能通过回调的方式来实现——开发者只要重写 Handler 类中处理消息的方法,当新启动的线程发送消息时,消息会发送到与之关联的 MessageQueue ,而 Handler 会不断地从MessageQueue 中获取并处理消息——这将导致 Handler 类中处理消息的方法被回调。

Handler类包含如下方法用于发送、处理消息。

  1、void handleMessage(Message msg):处理消息的方法。该方法通常用于被重写。

  2、final boolean hasMessages(int what):检查消息队列中是否包含what属性为指定值得消息。

  3、final boolean hsaMessages(int what,Object object):检查消息队列中是否包含what属性为指定值且object属性为指定对象的消息。

  4、多个重载的 Message obtainMessage():获取消息。

  5、sendEmptyMessage(int what):发送空消息。

  6、final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what,long delayMills):指定多少毫秒之后发送空消息。

  7、final boolean sendMessage(Message msg):立即发送消息。

  8、final boolean sendMessageDelayed(Message msg,long delayMillis):指定多少毫秒之后发送消息。

借助于上面这些方法,程序可以方便地利用Handler 类进行消息传递。

Handler、Loop、MessageQueue的工作原理

  为了更好的理解Handler的工作原理,先介绍一下与Handler一起工作的几个组件。

  1、Message:Handler 接受和处理的消息对象

  2、Looper:每个线程只能拥有一个Looper。它的loop方法负责读取MessageQueue中的消息,读到消息之后就把消息交给发送消息的Handler进行处理。

  3、MessageQueue:消息队列,它采用先进先出的方法来管理Message。程序创建Looper对象时会在它的构造器中创建Looper对象。Looper 提供的构造器源代码如下:

1 private Looper()2 {3  mQueue=new MessageQueue();4  mRun=true;5  mThread=Thread.currentThread();6 }

   该构造器使用了 private 修饰,表明程序员无法通过构造器创建Looper对象。从上面的代码中不难看出,程序在初始化Looper时会创建一个与之关联的 MessageQueue ,这个MessageQueue就负责管理消息。

  1、Handler:它的作用有两个——发送消息和处理消息,程序使用Handler发送消息,被Handler发送的消息必须被送到指定的MessageQueue。也就是说,如果希望Handler正常工作,必须在当前线程中有一个MessageQueue,否则消息就没有MessageQueue进行保存了。不过MessageQueue是由Looper负责管理的,也就是说,如果希望Handler正常工作,必须在当前线程中有一个Looper对象,为了保证当前线程中有Looper对象,可以分如下两种情况处理。

  1、主UI线程中,系统已经初始化了一个Looper对象,因此程序直接创建Handler即可,然后就可通过Handler来发送消息、处理消息。

  2、程序员自己启动的子线程,程序员必须自己创建一个Looper对象,并启动它。创建Looper对象调用它的prepare()方法即可。

prepare()方法保证每个线程最多只有一个Looper对象。prepare()方法的源代码如下:

public static final void prepare(){  if(sThreadLocal.get()!=null)  {    throw new RuntimeException("Only one Looper may be createed per thread");  }  sThreadLocal.set(new Looper());}

   然后调用Looper 的静态 loop() 方法来启动它。loop()方法使用一个死循环不断取出MessageQueue 中的消息,并将取出的消息分给对应的Handler进行处理。

 

  归纳起来,Looper、MessageQueue、Handler 各自的作用如下:

  1、Looper:每个线程只有一个Looper,它负责管理 MessageQueue ,会不断地从MessageQueue中取出消息。并将消息分给对应的Handler处理。

  2、MessageQueue:由Looper负责管理。它采用先进先出的方法来管理Message。

  3、Handler:它能把消息发送给Looper管理的MessageQueue,并负责处理Looper分给它的消息。

 在线程中使用Handler的步骤如下:

     1、调用Looper的prepare()方法为当前线程创建Looper对象,创建Looper对象时,它的构造器会创建与之配套的MessageQueue。

  2、有了Looper之后,创建Handler子类的实例,重写handlerMessage()方法,该方法负责处理来自于其他线程的消息。

  3、调用Looper的loop()方法启动Looper。