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。