Android(java)学习笔记145:Handler消息机制的原理和实现

 联合学习 Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系

 

1. 首先我们通过一个实例案例来引出一个异常:

(1)布局文件activity_main.xml

 1 <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
 2     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
 3     android:layout_width="match_parent"
 4     android:layout_height="match_parent"
 5     tools:context=".MainActivity" >
 6 
 7     <TextView
 8         android:id="@+id/tv"
 9         android:layout_width="wrap_content"
10         android:layout_height="wrap_content"
11         android:layout_centerHorizontal="true"
12         android:layout_centerVertical="true"
13         android:text="@string/hello_world" />
14 
15 </RelativeLayout>

(2)MainActivity.java

package com.itheima.testthread;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.widget.EditText;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {
    
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        final TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
        new Thread() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                       tv.setText("哈哈哈"+i);
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
        }.start();
    }

}

(3)布署程序到模拟器上,出现如下效果,程序直接stop;并且直接报出异常错误: 

 


报错:

 

android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

意思:从错误线程调用的异常。谁创建的view,谁才能修改编辑view,只有主线程才可以修改view(所有的View都是主线程创建的)

上面的报错是ViewRootImpl对UI操作做了验证,这个验证工作是由ViewRootImpl的checkThread方法来完成的,如下所示:

void checkThread() {
        if(mThread != Thread.currentThread())  {
                throw new CalledFromWrongThreadException(" Only the
                original thread that created a  view hierarchy can touch its views.");
         }
}

 

总结:上面报这个CalledFromWrongThreadException错误,是因为只有主线程才能修改View更新UI,但是我们这里却自己新建一个线程new Thread()其中run()的内容涉及到更新UI,这是不允许的,所有才会出现这样的错误警告。

 

但是往往我们编写程序的时候设计多个线程需要控制UI显示,但是我们上面已经说过了UI更新只能交给主线程,为了解决这个矛盾,解放程序员,google开发出来消息机制用来子线程和主线程通信,子线程要更新UI,就会发送消息数据给主线程,这样主线程就会更新相应的UI界面,从而解决这个矛盾

 

(4)系统为什么不允许在子线程中访问UI呢 ?

这是因为Android的UI控件不是线程安全的,如果在多线程中并发访问可能会导致UI控件处于不可预期的状态,那为什么系统不对UI控件的访问加锁呢? 缺点有两个:

首先加上锁机制会让UI访问的逻辑变得复杂;其次锁机制会降低UI访问的效率,这是因为锁机制会阻塞某些线程的执行。

鉴于这两个缺点,最简单且高效的方法就是采用单线程模型去处理UI操作,对于开发者来说也不是很麻烦,只需要通过Handler切换一下UI访问的执行线程即可。

2. 消息机制的原理和实现

消息机制实现逻辑图

  这里handler负责把外面的子线程的消息发到message queue消息队列之中,然后looper会以无限循环的形式查看message queue里面是不是有新消息,如果有的话,looper就把消息发送到handler,交给handler的handlemessage根据信息,更新UI,否则就一直等待。

  Looper中还有一个特殊的概念,那就是ThreadLocal,ThreadLocal不是线程,它的作用是可以在每个线程中存储数据。我们知道,Handler创建的时候会采用当前的线程的Looper来构造消息循环系统,那么Handler内部如何获取当前线程的Looper呢 ? 这就是要使用ThreadLocal了,ThreadLocal可以在不同线程中互不干扰地存储并提供数据,通过ThreadLocal可以轻松获取每个线程的Looper。当然需要注意的是,线程默认是没有Looper,如果需要使用Handler就必须为线程创建Looper。我们经常提到的主线程,也叫UI线程,它就是ActivityThread,ActivityThread被创建时候就会初始化Looper,这也就是主线程中默认可以使用Handler的原因。

 

使用消息机制目的

Android系统的主线程安全的系统,别的线程不可以修改ui线程的界面,如果子线程里面想要更新UI,就必须采用消息机制处理。

使用handler消息处理器编写代码步骤

(1)在主线程里面声明消息处理器handler;

private Handler  handler = new  Handler()  { };

(2)子线程想要更新UI,利用消息机制

Message  msg  =  new Message();
msg.what  消息类型
msg.obj     具体消息携带的数据
handler.sendMessage(msg);

(3)系统内部有消息队列message queue和消息looper,轮询到消息,交给handler去处理:

(4)重写handler的方法处理消息:

public  void  handleMessage (Message msg)  {
                     //运行在主线程,更新UI

};

 

接下来我们就修改上面的案例,就更好理解这个消息机制:

MainActivity.java:

 1 package com.itheima.testthread;
 2 
 3 import android.app.Activity;
 4 import android.os.Bundle;
 5 import android.os.Handler;
 6 import android.os.Message;
 7 import android.widget.EditText;
 8 import android.widget.TextView;
 9 
10 public class MainActivity extends Activity {
11     private TextView tv;
12     private Handler handler = new Handler() {
13         public void handleMessage(Message msg) {
14             // 运行在主线程,更新ui
15             String str = (String) msg.obj;
16             tv.setText(str);
17             EditText et;
18             
19         };
20     };
21 
22     @Override
23     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
24         super.onCreate(savedInstanceState);
25         setContentView(R.layout.activity_main);
26         System.out.println(Thread.currentThread().getName());
27         tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
28         new Thread() {
29             public void run() {
30                 for (int i = 0; i < 100; i++) {
31                     // tv.setText("哈哈哈"+i);
32                     Message msg = new Message();
33                     msg.obj = "哈哈哈" + i;
34                     handler.sendMessage(msg);
35                     try {
36                         Thread.sleep(100);
37                     } catch (InterruptedException e) {
38                         e.printStackTrace();
39                     }
40                 }
41             };
42         }.start();
43     }
44 
45 }

acitivity_main.xml:

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity" >

    <TextView
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:layout_centerVertical="true"
        android:text="@string/hello_world" />

</RelativeLayout>

 

 

3. Hanlder之 --- 传递Message --- 传递Runnable对象

 (1)简介:

  一般来说在工作线程中执行耗时任务,当任务完成时,会返回UI线程,一般是更新UI。这时有两种方法可以达到目的。
  一种是:handler.sendMessage。发一个消息,,它是一个Message,再根据消息,执行相关任务代码。
  另一种是:handler.post(r)。r是要执行的任务代码,r是Runnable对象。意思就是说r的代码实际是在UI线程执行的。可以写更新UI的代码。(工作线程是不能更新UI的)

(2) 传递Message。用于接受子线程发送的数据, 并用此数据配合主线程更新UI。

  在Android中,对于UI的操作通常需要放在主线程中进行操作。如果在子线程中有关于UI的操作,那么就需要把数据消息作为一个Message对象发送到Handler的消息队列中,然后,有Handler中的handlerMessge方法处理传过来的数据信息,并操作UI。当然,Handler对象是在主线程中初始化的,以为它需要绑定在主线程的消息队列中。

类sendMessage(Message msg)方法实现发送消息的操作。在初始化Handler对象时重写的handleMessage方法来接收Messgae并进行相关操作:

  1 //Handler处理子线程消息代码示例
  2 public class Activity01 extends Activity
  3 {
  4     //声明ProgressBar对象
  5     private ProgressBar m_ProgressBar;
  6     private ProgressBar m_ProgressBar2;
  7     private Button mButton01;
  8     protected static final int GUI_STOP_NOTIFIER = 0x108;
  9     protected static final int GUI_THREADING_NOTIFIER = 0x109;
 10     
 11     public int intCounter=0;
 12     
 13     @Override
 14     public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
 15     {
 16         super.onCreate(savedInstanceState);
 17         //设置窗口模式,,因为需要显示进度条在标题栏
 18         requestWindowFeature(Window.FEATURE_PROGRESS);
 19         setProgressBarVisibility(true);
 20         setContentView(R.layout.main);
 21         //取得ProgressBar
 22         m_ProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.ProgressBar01);
 23         m_ProgressBar2= (ProgressBar) findViewById(R.id.ProgressBar02);
 24         mButton01 = (Button)findViewById(R.id.Button01);
 25         m_ProgressBar.setIndeterminate(false);
 26         m_ProgressBar2.setIndeterminate(false);
 27         //当按钮按下时开始执行,
 28         mButton01.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()
 29         {
 30             @Override
 31             public void onClick(View v)
 32             {
 33                 // TODO Auto-generated method stub
 34                 //设置ProgressBar为可见状态
 35                 m_ProgressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
 36                 m_ProgressBar2.setVisibility(View.VISIBLE);
 37                 //设置ProgressBar的最大值
 38                 m_ProgressBar.setMax(100);
 39                 //设置ProgressBar当前值
 40                 m_ProgressBar.setProgress(0);
 41                 m_ProgressBar2.setProgress(0);
 42                 //通过线程来改变ProgressBar的值
 43                 new Thread(new Runnable() {
 44                     public void run()
 45                     {
 46                         for (int i = 0; i < 10; i++)
 47                         {
 48                             try
 49                             {
 50                                 intCounter = (i + 1) * 20;
 51                                 Thread.sleep(1000);
 52                                 if (i == 4)
 53                                 {
 54                                     Message m = new Message();
 55                                     m.what = Activity01.GUI_STOP_NOTIFIER;
 56                                     Activity01.this.myMessageHandler.sendMessage(m);
 57                                     //将message发送到消息队列
 58                                     break;
 59                                 }
 60                                 else
 61                                 {
 62                                     Message m = new Message();
 63                                     m.what = Activity01.GUI_THREADING_NOTIFIER;
 64                                     Activity01.this.myMessageHandler.sendMessage(m);
 65                                     //将message发送到消息队列
 66                                 }
 67                             }
 68                             catch (Exception e)
 69                             {
 70                                 e.printStackTrace();
 71                             }
 72                         }
 73                     }
 74                 }).start();
 75             }
 76         });
 77     }
 78 
 79     //通过匿名类复写Handler类中的handleMessage方法,用于接收传递到消息队列中的Message,并进行UI操作。
 80     Handler myMessageHandler = new Handler()
 81     {
 82     // @Override
 83         public void handleMessage(Message msg)
 84         {
 85             switch (msg.what)
 86             {
 87             //ProgressBar已经是对大值
 88             case Activity01.GUI_STOP_NOTIFIER:
 89                     m_ProgressBar.setVisibility(View.GONE);
 90                     m_ProgressBar2.setVisibility(View.GONE);
 91                     Thread.currentThread().interrupt();
 92                     break;
 93             case Activity01.GUI_THREADING_NOTIFIER:
 94                     if (!Thread.currentThread().isInterrupted())
 95                     {
 96                         // 改变ProgressBar的当前值
 97                         m_ProgressBar.setProgress(intCounter);
 98                         m_ProgressBar2.setProgress(intCounter);
 99                         // 设置标题栏中前景的一个进度条进度值
100                         setProgress(intCounter*100);
101                         // 设置标题栏中后面的一个进度条进度值
102                         setSecondaryProgress(intCounter*100);//
103                     }
104                     break;
105             }
106             super.handleMessage(msg);
107         }
108     };
109 }

以上的例子中,子线程只是对进度条的参数进行了变更,并将结果以message形式发送到消息队列中去,子线程的内部并未进行UI操作,而是在重写的Handler的handlerMessage方法中操作了UI界面。

 

(3)传递Runnable对象。用于通过Handler绑定的消息队列,安排不同操作的执行顺序。

  Handler对象在进行初始化的时候,会默认的自动绑定消息队列。利用类post方法,可以将Runnable对象发送到主线程的消息队列中,按照队列的机制按顺序执行不同的Runnable对象中的run方法。

 1 public class HandlerActivity extends Activity {
 2     //声明两个按钮控件
 3     private Button startButton = null;
 4     private Button endButton = null;
 5     
 6     @Override
 7     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 8         super.onCreate(savedInstanceState);
 9         setContentView(R.layout.main);
10         //根据控件的ID得到代表控件的对象,并未这两个按钮设置相应的监听器
11         startButton = (Button)findViewById(R.id.startButton);
12         startButton.setOnClickListener(new StartButtonListener());
13         endButton = (Button)findViewById(R.id.endButton);
14         endButton.setOnClickListener(new EndButtonListener());
15     }
16     
17     class StartButtonListener implements OnClickListener{
18         @Override
19         public void onClick(View v) {
20         //调用Handler的post方法,将要执行的线程对象添加到队列当中
21         handler.post(updateThread);
22         }
23     }
24     
25     class EndButtonListener implements OnClickListener{
26         @Override
27         public void onClick(View v) {
28         handler.removeCallbacks(updateThread);
29         }
30     }
31     
32     //创建一个Handler对象
33     Handler handler = new Handler();
34     //将要执行的操作写在线程对象的run方法当中
35     Runnable updateThread = new Runnable(){
36         @Override
37         public void run() {
38             System.out.println("UpdateThread");
39             //在run方法内部,执行postDelayed或者是post方法
40             handler.postDelayed(updateThread, 3000);
41         }
42     };
43 }

程序的运行结果就是每隔3秒钟,就会在控制台打印一行UpdateTread。这是因为实现了Runnable接口的updateThread对象进入了空的消息队列即被立即执行run方法,而在run方法的内部,又在3000ms之后将其再次发送进入消息队列中。

注意:

  post方法虽然发送的是一个实现了Runnable接口的类对象,但是它并非创建了一个新线程,而是执行了该对象中的run方法。也就是说,整个run中的操作和主线程处于同一个线程

 

(4)多线程中传递Runnable对象

  这样对于那些简单的操作,似乎并不会影响。但是对于耗时较长的操作,当它被加入到消息队列中之后执行会占用很长的时间,以至于处于同一线程的其他操作无法继续执行,就会出现“假死”。为了解决这个问题,就需要使得handler绑定到一个新开启线程的消息队列上,在这个处于另外线程的上的消息队列中处理传过来的Runnable对象和消息。

具体操作方法如下:

 1 public class HandlerTest2 extends Activity {
 2     @Override
 3     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 4         // TODO Auto-generated method stub
 5         super.onCreate(savedInstanceState);
 6         setContentView(R.layout.main);
 7         //打印了当前线程的ID
 8         System.out.println("Activity-->" + Thread.currentThread().getId());
 9         
10         //生成一个HandlerThread对象
11         HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("handler_thread");
12         
13         //在使用HandlerThread的getLooper()方法之前,必须先调用该类的start(),同时开启一个新线程;
14         handlerThread.start();
15         
16         //将由HandlerThread获取的Looper传递给Handler对象,即由处于另外线程的Looper代替handler初始化时默认绑定的消息队列来处理消息。——关键是这句
17         MyHandler myHandler = new MyHandler(handlerThread.getLooper());
18         Message msg = myHandler.obtainMessage();
19         
20         //将msg发送到目标对象,所谓的目标对象,就是生成该msg对象的handler对象
21         Bundle b = new Bundle();
22         b.putInt("age", 20);
23         b.putString("name", "Jhon");
24         msg.setData(b);
25         msg.sendToTarget(); //将msg发送到myHandler
26     }
27     
28     //定义类,这里只是定义MyHandler一个类,并未和新线程相关起来
29     class MyHandler extends Handler{
30         public MyHandler(){
31         }
32         public MyHandler(Looper looper){
33             super(looper);
34         }
35         
36         @Override
37         public void handleMessage(Message msg) {
38             Bundle b = msg.getData();
39             int age = b.getInt("age");
40             String name = b.getString("name");
41             System.out.println("age is " + age + ", name is" + name);
42             System.out.println("Handler--->" + Thread.currentThread().getId());
43             System.out.println("handlerMessage");
44         }
45     }
46 }

这样,当使用sendMessage方法传递消息或者使用post方法传递Runnable对象时,就会把它们传递到与handler对象绑定的处于另外一个线程的消息队列中,它们将在另外的消息队列中被处理。而主线程还会在发送操作完成时候继续进行,不会影响当前的操作。

这里需要注意,这里用到的多线程并非由Runnable对象开启的而是ThreadHandler对象开启的Runnable对象只是作为一个封装了操作的对象被传递,并未产生新线程

posted on 2015-08-30 10:40  鸿钧老祖  阅读(594)  评论(0编辑  收藏  举报

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