线程间的通信方式3--Handler
Android的消息处理有三个核心类：Looper,Handler和Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MQ被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此我没将其作为核心类。下面一一介绍：
1.线程的魔法师 Looper
Looper的字面意思是“循环者”，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单：
public class LooperThread extends Thread { @Override publicvoid run() { // 将当前线程初始化为Looper线程 Looper.prepare(); // ...其他处理，如实例化handler // 开始循环处理消息队列 Looper.loop(); } }
通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！！！是不是很神奇？让我们放慢镜头，看看这两行代码各自做了什么。
1)Looper.prepare()
通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？咱们来看源码。
1 public class Looper { 2 // 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象 3 private static final ThreadLocal sThreadLocal =new ThreadLocal(); 4 // Looper内的消息队列 5 final MessageQueue mQueue; 6 // 当前线程 7 Thread mThread; 8 // 。。。其他属性 9 10 // 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程 11 private Looper() { 12 mQueue =new MessageQueue(); 13 mRun =true; 14 mThread = Thread.currentThread(); 15 } 16 // 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象 17 public static final void prepare() { 18 if (sThreadLocal.get() !=null) { 19 // 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常 20 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 21 } 22 sThreadLocal.set(new Looper()); 23 } 24 // 其他方法 25 }
通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。如果你还不清楚什么是ThreadLocal，请参考《理解ThreadLocal》。
2）Looper.loop()
调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：
1 public static final void loop() { 2 Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper 3 MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ 4 // 这两行没看懂= = 不过不影响理解 5 Binder.clearCallingIdentity(); 6 finallong ident = Binder.clearCallingIdentity(); 7 // 开始循环 8 while (true) { 9 Message msg = queue.next(); // 取出message 10 if (msg !=null) { 11 if (msg.target ==null) { 12 // message没有target为结束信号，退出循环 13 return; 14 } 15 // 日志。。。 16 if (me.mLogging!=null) 17 me.mLogging.println( ">>>>> Dispatching to "+ msg.target +"" + msg.callback +": "+ msg.what ); 18 // 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler 19 msg.target.dispatchMessage(msg); //这里是执行了dispatchMessage(msg)而不是handlerMessage(msg),具体细节可以查看Handler.dispatchMessage方法 20 // 还是日志。。。 21 if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( "<<<<< Finished to "+ msg.target +"" + msg.callback); 22 // 下面没看懂，同样不影响理解 23 finallong newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 24 if (ident != newIdent) { 25 Log.wtf("Looper", "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); 26 } 27 // 回收message资源 28 msg.recycle(); 29 } 30 } 31 }
除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如:
Looper.myLooper()得到当前线程looper对象
getThread()得到looper对象所属线程
quit()方法结束looper循环
到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：
1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal
2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行
3.Looper使一个线程变成Looper线程。
那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面有请Handler！
2.异步处理大师 Handler
什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的。默认的构造方法
1 public class handler { 2 final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ 3 final Looper mLooper; // 关联的looper 4 final Callback mCallback; //回调函数，他的执行是在handlerMessage方法之前执行的，具体可以查看dispatchMessage(msg)方法 5 // 其他属性 6 public Handler() { 7 // 没看懂，直接略过，，， 8 if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) { 9 final Class<?extends Handler> klass = getClass(); 10 if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) && 11 (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) ==0) { 12 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: "+ 13 klass.getCanonicalName()); 14 } 15 } 16 // 默认将关联当前线程的looper 17 mLooper = Looper.myLooper(); 18 // looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用 19 if (mLooper ==null) { 20 throw new RuntimeException( 21 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 22 } 23 // 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上 24 mQueue = mLooper.mQueue; 25 mCallback =null; 26 } 27 // 其他方法 28 }
下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：
public class LooperThread extends Thread { private Handler handler1; private Handler handler2; @Override publicvoid run() { // 将当前线程初始化为Looper线程 Looper.prepare(); // 实例化两个handler handler1 =new Handler(); handler2 =new Handler(); // 开始循环处理消息队列 Looper.loop(); } }
加入handler后的效果如下图：
可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！
Handler发送消息
有了handler之后，我们就可以使用 post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int), sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，总之通过handler发出的message有如下特点：
1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码msg.target.dispatchMessage(msg);
2.post发出的message，其callback为Runnable对象
Handler处理消息
说完了消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的
1 // 处理消息，该方法由looper调用 2 publicvoid dispatchMessage(Message msg) { 3 if (msg.callback !=null) { 4 // 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！ 5 handleCallback(msg); 6 } else { 7 // 如果handler本身设置了callback，则执行callback 8 if (mCallback !=null) { 9 /* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。见http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */ 10 if (mCallback.handleMessage(msg)) { 11 return; 12 } 13 } 14 // 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage 15 handleMessage(msg); 16 } 17 } 18 19 // 处理runnable消息 20 privatefinalvoid handleCallback(Message message) { 21 message.callback.run(); //直接调用run方法！ 22 } 23 // 由子类实现的钩子方法 24 publicvoid handleMessage(Message msg) { 25 }
可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！
Handler的用处
我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：
1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。
2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。
这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper 在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在 activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)
下面是自己写的Demo1：
package com.jiangwei.demo; import android.app.Activity; import android.os.Bundle; import android.os.Handler; import android.os.Looper; import android.os.Message; import android.view.View; public class AndroidDemoActivity extends Activity { public View myView; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); myView = findViewById(R.id.myview); new MyThread().start(); } //自己定义的子线程,在子线程中更新UI public class MyThread extends Thread{ @Override public void run(){ Looper.prepare();//将当前线程变成Looper线程(与当前的线程绑定) Handler handler = new Handler(){ @Override public void handleMessage(Message msg) { myView.setBackgroundColor(0xff123456);//更新UI（在这里没有报错，以前我们都知道不能再子线程中更新UI,但是现在这样的操 作可以了，原因是将当前线程编程Looper线程了，并且和Handler绑定，如果把Looper.prepare()这句注释了，就报错了） } }; Message msg = new Message(); msg.setTarget(handler);//设置消息的发送目标 msg.sendToTarget();//发送消息(该方法内部调用了handler.sendMessage(msg)) Looper.loop();//开始执行消息处理 } } }
下面这个是Demo2效果和Demo1是一样的:
1 package com.jiangwei.demo; 2 import android.app.Activity; 3 import android.os.Bundle; 4 import android.os.Handler; 5 import android.os.Looper; 6 import android.os.Message; 7 import android.view.View; 8 public class AndroidDemoActivity extends Activity { 9 public View myView; 10 @Override 11 public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 12 super.onCreate(savedInstanceState); 13 setContentView(R.layout.main); 14 myView = findViewById(R.id.myview); 15 Looper looper = getMainLooper();//获取主线程的Looper线程 16 new MyThread(looper).start(); 17 } 18 //自己定义的子线程,在子线程中更新UI 19 public class MyThread extends Thread{ 20 private Looper looper; 21 public MyThread(Looper looper){ 22 this.looper = looper; 23 } 24 @Override 25 public void run(){ 26 //将Handler与主线程的Looper绑定，但是在MyThread中运行的,如果没有传入looper，同样也是报错的,因为Handler没有Looper线程和他绑定，除非把MyThread变成Looper线程 27 Handler handler = new Handler(looper){ 28 @Override 29 public void handleMessage(Message msg) { 30 myView.setBackgroundColor(0xff123456);//更新UI 31 } 32 }; 33 Message msg = new Message(); 34 msg.setTarget(handler);//设置消息的发送目标 35 msg.sendToTarget();//发送消息(该方法内部调用了handler.sendMessage(msg)) 36 } 37 } 38 }
其实系统中已经为我们写好了这样的一个子线程:那就是HandlerThread,源码如下:
1 //在Looper.loop()方法前执行 2 protected void onLooperPrepared() { 3 } 4 public void run() { 5 mTid = Process.myTid(); 6 Looper.prepare();//将当前线程变成Looper线程 7 synchronized (this) { 8 mLooper = Looper.myLooper();//获取当前线程的Looper对象 9 notifyAll(); 10 } 11 Process.setThreadPriority(mPriority); 12 onLooperPrepared(); 13 Looper.loop(); 14 mTid = -1; 15 } 16 //获取当前线程的Looper对象 17 public Looper getLooper() { 18 if (!isAlive()) { 19 return null; 20 } 21 synchronized (this) { 22 while (isAlive() && mLooper == null) { 23 try { 24 wait(); 25 } catch (InterruptedException e) { 26 } 27 } 28 } 29 return mLooper; 30 }
仔细一看和我们在Demo1中定义的线程一摸一样.
当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》
3.封装任务 Message
在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：
1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。
2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存
3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。
4.主要类
MessageQueue：消息队列,并不是真正的队列，而是以单链表的数据结构来存储Handler发送过来的Message;
Looper：Looper以无限循环的方式去查看消息队列中是否有新消息，线程默认是没有Looper的，如果需要使用就必须为线程创建Looper，主线程创建时会初始化Looper，这就是主线程可以使用Handler的的原因
Handler：通过Handler从子线程发送消息到主线程的MessageQueue中，Handler创建的时候会采用当前线程的Looper来构造消息循环系统，另外Handler通过ThreadLocal可以轻松的获取每一个线程的Looper，从而获取消息队列中的message
5.Handler机制扩展
1：Activity.runOnUiThread(Runnable)
private void getDataFromNet() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { //耗时操作，完成之后提交任务更新UI final String data = "网络数据"; runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { textView.setText(data); } }); } }).start(); }
2：View.post(Runnable)
private void getDataFromNet() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { //耗时操作，完成之后提交任务更新UI final String data = "网络数据"; textView.post(new Runnable() { @Override public void run() { textView.setText(data); } }); } }).start(); }
3：使用AsyncTask代替Thread
