深入理解Android中的Handler異步通信機制

一、問題：在Android啟動後會在新進程裡創建一個主線程，也叫UI線程（非線程安全）這個線程主要負責監聽屏幕點擊事件與界面繪制。當Application需要進行耗時操作如網絡請求等，如直接在主線程進行容易發生ANR錯誤。所以會創建子線程來執行耗時任務，當子線程執行完畢需要通知UI線程並修改界面時，不可以直接在子線程修改UI，怎麼辦？

解決方法：Message Queue機制可以實現子線程與UI線程的通信。

該機制包括Handler、Message Queue、Looper。Handler可以把消息/Runnable對象發給Looper，由它把消息放入所屬線程的消息隊列中，然後Looper又會自動把消息隊列裡的消息/Runnable對象廣播到所屬線程裡的Handler，由Handler處理接收到的消息或Runnable對象。

1、Handler

每次創建Handler對象時，它會自動綁定到創建它的線程上。如果是主線程則默認包含一個Message Queue，否則需要自己創建一個消息隊列來存儲。

Handler是多個線程通信的信使。比如在線程A中創建AHandler，給它綁定一個ALooper，同時創建屬於A的消息隊列AMessageQueue。然後在線程B中使用AHandler發送消息給ALooper，ALooper會把消息存入到AMessageQueue，然後再把AMessageQueue廣播給A線程裡的AHandler，它接收到消息會進行處理。從而實現通信。

2、Message Queue

在主線程裡默認包含了一個消息隊列不需要手動創建。在子線程裡，使用Looper.prepare()方法後，會先檢查子線程是否已有一個looper對象，如果有則無法創建，因為每個線程只能擁有一個消息隊列。沒有的話就為子線程創建一個消息隊列。

3、完整創建handler機制
Handler類包含Looper指針和MessageQueue指針，而Looper裡包含實際MessageQueue與當前線程指針。

下面分別就UI線程和worker線程講解handler創建過程：

首先，創建handler時，會自動檢查當前線程是否包含looper對象，如果包含，則將handler內的消息隊列指向looper內部的消息隊列，否則，拋出異常請求執行looper.prepare()方法。

 － 在UI線程中，系統自動創建了Looper 對象，所以，直接new一個handler即可使用該機制；

－ 在worker線程中，如果直接創建handler會拋出運行時異常－即通過查‘線程－value'映射表發現當前線程無looper對象。所以需要先調用Looper.prepare()方法。在prepare方法裡，利用ThreadLocal<Looper>對象為當前線程創建一個Looper（利用了一個Values類，即一個Map映射表，專為thread存儲value，此處為當前thread存儲一個looper對象）。然後繼續創建handler，讓handler內部的消息隊列指向該looper的消息隊列（這個很重要，讓handler指向looper裡的消息隊列，即二者共享同一個消息隊列，然後handler向這個消息隊列發送消息，looper從這個消息隊列獲取消息）。然後looper循環消息隊列即可。當獲取到message消息，會找出message對象裡的target，即原始發送handler，從而回調handler的handleMessage() 方法進行處理。

handler機制

4、核心
 － handler與looper共享消息隊列，所以handler發送消息只要入列，looper直接取消息即可。

 － 線程與looper映射表：一個線程最多可以映射一個looper對象。通過查表可知當前線程是否包含looper，如果已經包含則不再創建新looper。

5、基於這樣的機制是怎樣實現線程隔離的，即在線程中通信呢。

核心在於每一個線程擁有自己的handler、message queue、looper體系。而每個線程的Handler是公開的。B線程可以調用A線程的handler發送消息到A的共享消息隊列去，然後A的looper會自動從共享消息隊列取出消息進行處理。反之一樣。

子線程向主線程發送消息

子線程之間通信

二、上面是基於子線程中利用主線程提供的Handler發送消息出去，然後主線程的Looper從消息隊列中獲取並處理。那麼還有另外兩種情況：

1、主線程發送消息到子線程中；

采用的方法和前面類似。要在子線程中實例化AHandler並設定處理消息的方法，同時由於子線程沒有消息隊列和Looper的輪詢，所以要加上Looper.prepare(),Looper.loop()分別創建消息隊列和開啟輪詢。然後在主線程中使用該AHandler去發送消息即可。

2、子線程A與子線程B之間的通信。

三、Handler裡面有什麼實用的API嗎？
請記住：

Handler只是簡單往消息隊列中發送消息而已（或者使用post方式）
它們有更方便的方法可以幫助與UI線程通信。
如果你現在看看Handler的API，可以清楚看到這幾個方法：

• post
• postDelayed
• postAtTime

代碼示例

這裡的代碼都是很基礎的，不過你可以好好看看注釋。

示例1：使用Handler的“post”方法

public class TestActivity extends Activity {
 
// ...
// all standard stuff
 
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 
  
// ...
  
// all standard stuff
 
  
// we're creating a new handler here
  
// and we're in the UI Thread (default)
  
// so this Handler is associated with the UI thread
  Handler mHandler = new Handler();
 
  
// I want to start doing something really long
  
// which means I should run the fella in another thread.
  
// I do that by sending a message - in the form of another runnable object
 
  
// But first, I'm going to create a Runnable object or a message for this
  Runnable mRunnableOnSeparateThread = new Runnable() {
    @Override
    public void run () {
 
      
// do some long operation
      longOperation();
 
      
// After mRunnableOnSeparateThread is done with it's job,
      
// I need to tell the user that i'm done
      
// which means I need to send a message back to the UI thread
 
      
// who do we know that's associated with the UI thread?
      mHandler.post(new Runnable(){
        @Override
        public void run(){
          
// do some UI related thing
          
// like update a progress bar or TextView
          
// ....
        }
      });
 
 
    }
  };
 
  
// Cool but I've not executed the mRunnableOnSeparateThread yet
  
// I've only defined the message to be sent
  
// When I execute it though, I want it to be in a different thread
  
// that was the whole point.
 
  new Thread(mRunnableOnSeparateThread).start();
}
 
}

如果根本就沒有Handler對象，回調post方法會比較難辦。

示例2：使用postDelayed方法

近期本站新介紹的特性中，我每次都要模擬EditText的自動完成功能，每次文字改變後都會觸發一個API的調用，從服務器中檢索數據。

我想減少APP調用API的次數，所以決定使用Handler的postDelayed方法來實現這個功能。

本例不針對平行處理，只是關於Handler給消息隊列發送消息還有安排消息在未來的某一點執行等。

// the below code is inside a TextWatcher
// which implements the onTextChanged method
// I've simplified it to only highlight the parts we're
// interested in
 
private long lastChange = 0;
 
@Override
public void onTextChanged(final CharSequence chars,
             int start, int before, int count) {
 
    
// The handler is spawned from the UI thread
    new Handler().postDelayed(
 
      
// argument 1 for postDelated = message to be sent
      new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
 
          if (noChangeInText_InTheLastFewSeconds()) {
            searchAndPopulateListView(chars.toString()); 
// logic
          }
        }
      },
 
      
// argument 2 for postDelated = delay before execution
      300);
 
    lastChange = System.currentTimeMillis();
}
 
 
private boolean noChangeInText_InTheLastFewSeconds() {
  return System.currentTimeMillis() - lastChange >= 300
}

最後我就把“postAtTime”這個方法作為聯系留給讀者們了，掌握Handler了嗎？如果是的話，那麼可以盡情使用線程了。