Handler與異步消息處理

VMQJesse 8年前發布 | 5K 次閱讀消息系統安卓開發 Android開發移動開發

Handler 在 Android 中的應用很廣泛，基本上每個 Android 開發人員都會使用到它。本篇文章將會介紹 Handler 和異步消息機制相關的使用方法。

Android 中的異步消息處理框架由 Handler 、MessageQueue、Looper 和 ThreadLocal 等組成。Handler 是我們使用最多的一個類，主要負責發送和處理消息，MessageQueue 是一個隊列，用來存儲 Handler 發送來的消息，而 Looper 則是一個死循環。

Handler 的使用場景

由于 Android 系統不允許在主線程進行耗時任務，因此網絡請求等一般都會開新的線程執行，然而，Android 中的控件不是線程安全的，因此只能在主線程中訪問 UI 控件，否則就會報錯。那么從子線程中得到的數據怎么返回到主線程給 UI 使用呢？答案很簡單，大家都知道，可以使用 Handler 將數據返回到主線程。

但有時候你會發現，有些項目里面沒有開啟子線程，卻在使用 Handler，這就是 Handler 的另一個使用場景：消息處理。如果你有一個個的任務需要排隊處理，那么使用 Handler 是很合適的。

Handler 的使用

Handler 必須與一個 Looper 關聯才能使用，而且是在 Handler 創建的時候就要傳入一個 Looper 的。由于主線程中默認創建了一個 Looper，因此在主線程中不用傳入 Looper。如果不傳 Handler，那么系統就會去獲取當前線程的 Looper，如果找不到，就會報錯。因此，如果在子線程沒有手動創建 Looper 的情況下直接使用 Handler handler = new Handler() 的話，是會報錯的。

// 不傳入 Looper，系統會自己去獲取當前線程中的 Looper。
Handler handler = new Handler();

// 在子線程中，可以傳入自定的 Looper。
Handler  handler = new Handler(Looper);

每一個線程有且只能有一個 Looper，在創建 Looper 的時候，系統會檢查該線程是否已經有 Looper 對象了，已經有 Looper 對象了，則會報錯。

// 創建一個 Looper 很簡單。
Looper.prepare();

再次強調： Handler 必須和 Looper 相關聯才能使用 。一個 Handler 只能關聯一個 Looper，而且一旦關聯上了，就不能更改。當然，一個 Looper 可以關聯多個 Handler。

在子線程中創建 Handler

一般情況下，我們都是在主線程中創建 Handler，但是有時候也需要在子線程中處理消息隊列。由于主線程是唯一一個自帶了 Looper 的線程。因此在主線程中創建和使用 Handler 相對是比較簡單的，也是最常見的。但是還有些情況是需要在子線程中創建一個消息隊列的，在子線程中使用 Handler 需要提供一個 Looper，于是代碼就應該像下面那樣：

// 為異步消息處理框架準備一個線程
class LooperThread extends Thread {
    public Handler mHandler;
    public void run() {
        // 準備一個 Looper
        Looper.prepare();
        // Handler 對象會和該線程的 Looper 關聯起來。
        mHandler = new Handler() {
            public void handlerMessage(Message msg) {
                // 在這里處理傳入的消息
            }
        };
        // 使用該 Looper，啟動一個循環的消息隊列。
        Looper.loop();
    }
}

使用 HandlerThread

可以使用 HandlerThread 來簡化在子線程中創建 Handler 的流程。HalderThread 是一個自帶了 Looper 的線程類，

public class MyHandlerThread extends HandlerThread {
    // 你只需要添加一個 Handler
    private Handler handler;
    public MyHandlerThread(String name) {
        super(name)
    }
}

HandlerThread 也并不神秘，它只是幫你調用了 Looper.prepare() 方法和 Looper.loop() 方法而已。也就是說如果你一個類繼承了 ThreadHandler，你可以像在主線程那樣使用 Handler。

發送和處理消息

準備好 Handler 的環境后，就可以使用 Handler 來發送和處理消息了。處理消息是在 Handler 的 handleMessage() 方法中進行的，而發送消息有兩種方法：發送一個 Message 對象，和投遞一個 Runnable 對象。下面分別介紹這兩類方法。

發送 Message 對象

Message 對象可以包含一些簡單的數據，并且可以通過 Handler 進行發送和處理。Message 對象可以通過 Message.what(int) 方法中的 int 參數來標志該對象。Message 對象使用兩個 int 類型的字段來存儲需要發送的信息，也可以使用一個 Object 類型的對象來存儲一個簡單對象的信息。

Message.what ：標識一個 Message 對象。
Message.arg1 ：需要傳遞的 int 類型的數據。
Message.arg2 ：需要傳遞的 int 類型的數據。
Message.obj ：存儲任意數據類型（Object）的對象。

怎么創建一個 Message 對象呢？你當然可以使用 Message msg = new Message() 方法來創建一個 Message 對象，但是不建議這么做。因為我們有更高效的方法來獲得 Message 對象：使用 Message msg = MMessage.obtain() 或 Handler.obtainMessage() 來獲取一個 Message。這個 Message 對象被 Handler 發送到 MessageQueue 之后，并不會被銷毀，可以重復利用，因此比使用 new 方法來創建一個 Message 對象效率更高。

當你需要將消息傳遞到一個后臺線程時，建議使用 Handler.obtainMessage 來創建一個 Message 對象：

int what = 0;
String hello = "Hello!";
// 獲取一個和后臺線程關聯的 Message 對象
Message msg = mHandler.obtainMessage(what, hello);
// 發送一個消息到后臺線程。
mHandler.sendMessage(msg);

sendMessage() 的相關方法

發送 Message 對象的方法同投遞一個 Runnable 對象的方法很類似：

Handler.sendMessage( Message msg ) ：在 MessageQueue 中添加一個 Message 對象。
Handler.sendMessageAtFrontOfQueue( Message msg ) ：添加一個 Message 對象到 MessageQueue 的前面。
Handler.sendMessageAtTime ( Message msg, long timeInMills ) ：在指定的時間發送一個 Message 對象。
Handler.sendMessageDelayed( Message msg, long timeInMillis ) ：在指定的時間之后，發送 Message 對象。

投遞一個 Runnable 對象

使用 Handler 發送任務的另一個方法就是投遞一個 Runnable 對象（“投遞”一詞，主要是翻譯 post() 方法）。創建一個 Runnable 對象必須要實現 run() 方法，因此，我們需要投遞執行的任務就要寫在 run() 方法中。

// 聲明一個 Runnable
Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // 任務的具體內容
    }
}

在 Handler 中，有多種方式投遞一個 Runnable 對象：

Handler.post(Runnable r) ：在 MessageQueue 中添加一個 Runnable 對象。
Handler.postAtFrontOfQueue ：在 MessageQueue 的頭部添加一個 Runnable 對象。
Handler.postAtTime(Runnable r, long timeMillis) ：在指定的時間將 Runnable 對象添加到 MessageQueue 中。
Handler.postDelay(Runnable r, long delay) ：經過了指定的時間后，將 Runnable 對象添加到 MessageQueue 中。

// 投遞一個 Runnable 對象
Handler handler = new Handler();
handler.post(
    new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 任務的具體內容
        }
    });

當然，你也可以使用 Activity.runOnUiThread() 來投遞一個 Runnable 對象。

Activity.runOnUiThread (
    new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 任務的具體內容
        }
    });

該方法如果是在主線程上調用的，那么會立即執行。如果是在其他線程上使用的，那么就會將該 Runnable 對象投遞到主線程的消息隊列中去。

有一點需要記住， Runnable 對象和 Message 對象不同， Runnable 對象不能重復使用。

實例：倒計時

下面，我們用 Handler 來實現倒計時功能。先來分析一下倒計時的相關功能需求：

需要知道總時間和每一步的間隔時間。
每次到了間隔時間就回調通知，總時間結束后也要回調通知。

根據這個需求，我們可以大致猜想一下如何實現：

需要提供兩個構造參數的構造方法，一個是總時間，一個是間隔時間。
需要提供兩個抽象方法供子類實現，一個是每次到了間隔時間的回調通知，另一個是總時間結束后的回調通知。

有了這個思路，實現就很簡單了，下面直接給出代碼：

public abstract class Timer {

    private long mMillisInFuture;
    private long mCountdownInterval;
    private long mStopTimeInFuture;
    private Handler mHandler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            // 計算剩余時間
            long millisLeft = mStopTimeInFuture - SystemClock.elapsedRealtime();
            if (millisLeft <= 0) {
                // 如果剩余時間小于或等于 0， 則回調 onFinish() 方法。
                onFinish();
            } else if (millisLeft < mCountdownInterval) {
                // 當剩余時間小于一次間隔時間時，不回調 onTick() 方法，直接等到最后再發送
                sendMessageDelayed(obtainMessage(), millisLeft);
            } else {
                // 回調 onTick() 方法，并在一次間隔時間后再次發送消息。
                onTick(millisLeft);
                sendMessageDelayed(obtainMessage(), mCountdownInterval);
            }
        }
    };

    public Timer(long millisInFuture, long countdownInterval) {
        mMillisInFuture = millisInFuture;
        mCountdownInterval = countdownInterval;
    }

    /**
     * 調用 start() 方法以啟動倒計時
     * @return
     */
    public Timer start() {
        if (mMillisInFuture < 0) {
            onFinish();
            return this;
        }
        // 獲取倒計時完成的系統時間
        mStopTimeInFuture = SystemClock.elapsedRealtime() + mMillisInFuture;
        // 發送第一個消息
        mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage());
        return this;
    }

    /**
     * 每經過一次間隔時間就回調一次 onTick 方法
     * @param millionLeft   剩余時間
     */
    abstract void onTick(long millionLeft);

    /**
     * 倒計時完成后，回調 onFinish() 方法
     */
    abstract void onFinish();
}

其實上面的代碼是 Android 系統中 CountDownTimer 類的簡化版， CountDownTimer 增加了線程安全機制并處理了一些特殊情況，有興趣的朋友可以自行查閱。

來自：http://wl9739.github.io/2016/10/31/Handler與異步消息處理/

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