之前写了一篇关于Message的文章,感兴趣的朋友可以去看一下【Android消息机制之Message解析(面试)】,这一次咱们来聊一下消息机制中用得最多的Handler,也是面试中问得最多的之一,在这里我先抛几个问题出来:
1.Handler、Looper、Thread有什么关系?
2.为什么在子线程创建handler会抛异常 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"?
3.如何使用handler来处理message?
4.为什么不能在子线程更新UI?
我们带着问题去看源码:
大家先对一下的对象,脑补一下工厂的情景:
Handler:消息的处理者,工厂中流水线的工人。
Message:系统传递的消息,工厂中流水线上的产品。
MessageQueue:消息队列,工厂中流水线上的传送带。
Looper:发动机,工厂中使流水线的传送带运动的发动机。
我们先从程序入口来进行分析,Android应用程序的入口在ActivityThread的main函数中,我们先从main函数进行分析:
ActivityThread.java:
public static void main(String[] args) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
SamplingProfilerIntegration.start();
// CloseGuard defaults to true and can be quite spammy. We
// disable it here, but selectively enable it later (via
// StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
CloseGuard.setEnabled(false);
Environment.initForCurrentUser();
// Set the reporter for event logging in libcore
EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());
// Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
//在android应用程序的入口其实在ActivityThread的main方法
//在这里,主线程会创建一个Looper对象。
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
// End of event ActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
//执行消息循环
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
复制代码
代码很长,我们挑关键的代码来看,在代码中我已写上注释,在main函数中,Looper调用了prepareMainLooer(),我们再进去Looper看看。
Looper.java:
/**
* Initialize the current thread as a looper, marking it as an
* application's main looper. The main looper for your application
* is created by the Android environment, so you should never need
* to call this function yourself. See also: {@link #prepare()}
*/
public static void prepareMainLooper() {
//在主线程中,其默认初始化一个Looper对象,因此我们在主线程的操作中是不需要自己去调prepare()。
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
//这里先进行判断,在主线程是否已经存在Looper了,
// 避免我们手动去调用prepareMainLooper(),因为这个是给程序入口初始化的时候系统会自动调用的
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
//设置全局变量,主线程的looper
sMainLooper = myLooper();
}
}
复制代码
Initialize the current thread as a looper, marking it as an* application's main looper. The main looper for your application* is created by the Android environment, so you should never need* to call this function yourself.
注意这个函数的注释,大概意思是:在主线程创建一个looper,是这个主线程的主looper,当这个app在初始化的时候就会自行创建,因此这个函数不是给你们调用的,是给系统自身在程序创建的时候调用的。
我们继续往下看,有个prepare(boolean)函数,我们去看看这个到底是用来干什么的。 Looper.java:
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//先判断当前线程是否已经存在Looper了,如果存在,不允许设置新的Looper对象,一个线程只允许存在一个Looper
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//在当前线程中,创建新的Looper对象,并绑定当前线程
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
复制代码
在这里,我们看到了sThreadLocal,我们先看看这个sThreadLocal在Looper是干什么用的。
Looper.java:
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
//sThreadLocal在Looper中作为全局变量,用于保存每个线程中的数据,可以看做是容器
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
复制代码
Looper中,sThreadLocal作为一个全局变量,sThreadLocal其实是保存Looper的一个容器,我们继续往ThreadLocal的get、set进行分析。
ThreadLocal.java:
/**
* Returns the value in the current thread's copy of this
* thread-local variable. If the variable has no value for the
* current thread, it is first initialized to the value returned
* by an invocation of the {@link #initialValue} method.
*
* @return the current thread's value of this thread-local
*/
public T get() {
//获取当前线程保存的对象--通过get函数来获取Looper对象
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
return (T) e.value;
}
return setInitialValue();
}
/**
* Sets the current thread's copy of this thread-local variable
* to the specified value. Most subclasses will have no need to
* override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
* method to set the values of thread-locals.
*
* @param value the value to be stored in the current thread's copy of
* this thread-local.
*/
public void set(T value) {
//把当前的looper保存到当前线程中
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
复制代码
我们看到关键的代码: Thread t=Thread.currentThread();
也就是说,我们的Looper对象分别保存在相对应的线程中。我们看回来我们的prepare(boolean)函数: looper.java:
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//先判断当前线程是否已经存在Looper了,如果存在,不允许设置新的Looper对象,一个线程只允许存在一个Looper
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//在当前线程中,创建新的Looper对象,并绑定当前线程
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
复制代码
Looper.prepare(boolean)的作用就是创建一个Looper对象,并与当前线程绑定在一起。在代码中,首先判断当前线程是否已经存在looper,如果不存在则创建新的looper并且绑定到当前的线程上。
再看回之前的代码: looper.java:
**
* Initialize the current thread as a looper, marking it as an
* application's main looper. The main looper for your application
* is created by the Android environment, so you should never need
* to call this function yourself. See also: {@link #prepare()}
*/
public static void prepareMainLooper() {
//在主线程中,其默认初始化一个Looper对象,因此我们在主线程的操作中是不需要自己去调prepare()。
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
//这里先进行判断,在主线程是否已经存在Looper了,
// 避免我们手动去调用prepareMainLooper(),因为这个是给程序入口初始化的时候系统会自动调用的
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
//设置全局变量,主线程的looper
sMainLooper = myLooper();
}
}
复制代码
分别看一下sMainLooper是什么,myLooper()又是什么? Looper.java:
//保存一个主线程的looper
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
/**
* Return the Looper object associated with the current thread. Returns
* null if the calling thread is not associated with a Looper.
*/
public static Looper myLooper() {
//使用当前线程的looper
return sThreadLocal.get();
}
复制代码
sMainLooper在Looper做为一个全局变量,保存主线程绑定的looper,myLooper()则是获取当前线程绑定的Looper。在prepareMainLooper()中,在主线程中创建一个新的Looper,并且绑定主线程中,同时把这个主线程的looper赋值给sMainLooer这个全局变量。
ActivityThread.java:
public static void main(String[] args) {
......
//在android应用程序的入口其实在ActivityThread的main方法
//在这里,主线程会创建一个Looper对象。
Looper.prepareMainLooper();
......
......
......
//执行消息循环
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
}
复制代码
在应用程序ActivityThread.main入口中,系统除了调用Looper.prepareMainLooper,而且在最后还调用了Looper.loop(),这个函数有什么?大家脑补一下,工厂里的流水线上,除了有传送带外,如果你不让它动起来,那传送带也没什么作用,那么Looper.loop的作用就是让这个传送带动起来,也就是我们的让我们的消息队列动起来。
Looper.java:
/**
* 调用此函数用于启动消息队列循环起来,作用相当于工厂流水线中的传送带的开关,
* 只有把开关打开,传送带才跑起来
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
*/
public static void loop() {
//先进行判断当前线程是否有绑定looper
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
//获取这个looper的消息队列
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();
//循环通过消息队列来获取消息
for (; ; ) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (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 logger
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
try {
//关键点,这里的msg.target也就是hanlder.看回代码hanlder.enqueueMessage()
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
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);
}
//最后回收这个message
msg.recycleUnchecked();
}
}
复制代码
这一段代码比较长,我们挑有中文注释的来看,先判断当前的线程是否存在looper,如果存在获取保存在Looper的消息队列messagequeue,然后无限循环这个消息队列来获取message,注意我们留到了一段代码:
//关键点,这里的msg.target也就是hanlder.看回代码hanlder.enqueueMessage()
msg.target.dispatchMessage(msg);
复制代码
msg.target其实就是我们的handler,无论是handler通过post或者sendEmptyMessage,最终都会调用到调到这个enqueueMessage(),在这里会将handler赋值到msg.target中.
Handler.java:
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//在message中放一个标记
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
//在这里把消息放到队列里面去
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
复制代码
既然Looper中的loop()调用了msg.target.dispatchMessage,我们就看看Handler的dispatchMessage是如何进行处理这个msg的。
Handler.java:
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
//这里先判断callback是否为空
// callback就是我们使用handler.post(Runnable r)的入参runnable
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
//如果hanlder的入参callback不为空,优先处理
if (mCallback != null) {
//如果回调返回true.则拦截了handler.handleMessage的方法
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//这就是为什么我们使用hanlder的时候,需要重写handleMessage的方法
handleMessage(msg);
}
}
复制代码
在dispatchMessage函数中,意思就是分发这个消息,在代码中先判断msg.callback是否为空,msg.callback是什么?在上一篇文章已详细介绍过了,其实就是handler.post中的runnable对象,通俗的来说就是handler如果有post操作的,就处理post的操作,我们在看看handlerCallback这个函数。 Handler.java:
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
复制代码
很简单,就一行代码,我们看到了熟悉的run方法,这个不就是我们使用post的时候传进去的Runnbale对象的run方法吗?
/**
* 模拟开始
*/
private void doSth() {
//开启个线程,处理复杂的业务业务
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//模拟很复杂的业务,需要1000ms进行操作的业务
......
handler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//在这里可以更新ui
mTv.setText("在这个点我更新了:" + System.currentTimeMillis());
}
});
}
}).start();
}
复制代码
我们回到handler.dispatchMessage(Message)中,如果不是通过post那么callback就为空,我们看到了一个mCallback变量,我们看看这个Callback的定义:
/**
* Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
* having to implement your own subclass of Handler.
*
* @param msg A {@link android.os.Message Message} object
* @return True if no further handling is desired
*/
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
/**
* Constructor associates this handler with the {@link Looper} for the
* current thread and takes a callback interface in which you can handle
* messages.
* <p>
* If this thread does not have a looper, this handler won't be able to receive messages
* so an exception is thrown.
*
* @param callback The callback interface in which to handle messages, or null.
*/
public Handler(Callback callback) {
this(callback, false);
}
复制代码
The callback interface in which to handle messages, or null. 我们可以通过实现这个接口,并作为一个参数传进去Handler来达到处理这个消息的效果。
Handler.java:
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
//这里先判断callback是否为空
// callback就是我们使用handler.post(Runnable r)的入参runnable
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
//如果hanlder的入参callback不为空,优先处理
if (mCallback != null) {
//如果回调返回true.则拦截了handler.handleMessage的方法
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//这就是为什么我们使用hanlder的时候,需要重写handleMessage的方法
handleMessage(msg);
}
}
复制代码
最后一行代码中,我们看到了熟悉的handleMessage,这不就是我们经常handler.handlerMessage的方法吗? Demo:
Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
//处理消息
}
};
复制代码
但注意之前我们所看到的,如果我们mCallback.handlerMessage(msg)返回为true的话,这样就不交给handler.handleMessage处理了。
我们继续看回来我们的Looper.loop() Looper.java:
/**
* 调用此函数用于启动消息队列循环起来,作用相当于工厂流水线中的传送带的开关,
* 只有把开关打开,传送带才跑起来
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
*/
public static void loop() {
.....
.....
//循环通过消息队列来获取消息
for (; ; ) {
......
//最后回收这个message
msg.recycleUnchecked();
}
}
复制代码
在无限循环每个消息的时候,除了调用handler.dispatchMessage,最后还会调用msg.recycleUnchecked()进行回收这个消息,至于message怎么回收我们就不讨论了,详情的大家可以去看看我上一篇文章。
现在我们回过头看看我之前说的那2个问题:为什么子线程创建handler会抛异常? 我们先看看Handler的关键的构造器:
/**
* Default constructor associates this handler with the {@link Looper} for the
* current thread.
* <p>
* If this thread does not have a looper, this handler won't be able to receive messages
* so an exception is thrown.
*/
public Handler() {
this(null, false);
}
/**
*......
*/
public Handler(Callback callback, boolean async) {
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
//获取当前线程的looper
mLooper = Looper.myLooper();
//如果当前线程没有绑定looper则抛异常
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;
}
复制代码
看构造器可得,如果在子线程创建handler,必须在子线程中先创建一个Looper对象,不然hanlder在初始化的时候获取不了当前线程的looper,会抛出异常"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"。
因此,如果我们在子线程中创建Handler的时候,我们可以这样:
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//在当前子线程创建一个Looper对象
Looper.prepare();
Handler handler=new Handler();
//让消息队列动起来
Looper.loop();
}
}).start();
复制代码
这样就能成功在子线程创建handler。
总结:
1.为什么在主线程中创建Handler不需要我们调用Looper.prepare().因为在程序的入口中系统会调用Looper.prepareMainLooper()来创建,并且让其主线程的Looper启动起来。如果我们在子线程创建handler,需要手动创建looper并且启动。
2.每一个线程只能存在一个Looper, Looper有一个全局变量sThreadLocal用来保存每一个线程的looper,通过get、set进行存取looper。
3.Handler可以通过通过post或者sendMessage进行发送消息,因为其最终会调用sendMessageDelayed,我们可以通过runnable方式或者重写handleMessage进行消息的处理,当然如果通过handler.sendMessage(msg)的方式的话,我们可以实现Callback接口达到消息的处理。
4.为什么不能在子线程更新UI?其实更准确的来说应该是UI只能在创建UI的线程中进行更新,也就是主线程,如果子线程创建UI,其可以在子线程进行更新。
注: 网上也有很多文章关于Android消息机制的文章,大神们都写得很透彻,但为什么我还要去写这样的文章,一方便想通过读源码来提高个人的学习能力,另一方面也想将自己学到的分享给大家,哪怕多年以后看回自己的博客,也是别有一番滋味。从14年开始出来做android,看了不少文章,学到了很多东西,我很敬佩他们。特别感谢郭霖、李纪钢、徐宜生等等,因为他们的无私分享让很多人在工作上解决了不少难题,因此我也希望我能成为这样的人。