深入理解Android中的Handler异步通信机制

一、问题：在Android启动后会在新进程里创建一个主线程，也叫UI线程（非线程安全）这个线程主要负责监听屏幕点击事件与界面绘制。当Application需要进行耗时操作如网络请求等，如直接在主线程进行容易发生ANR错误。所以会创建子线程来执行耗时任务，当子线程执行完毕需要通知UI线程并修改界面时，不可以直接在子线程修改UI，怎么办？

解决方法：Message Queue机制可以实现子线程与UI线程的通信。

该机制包括Handler、Message Queue、Looper。Handler可以把消息/Runnable对象发给Looper，由它把消息放入所属线程的消息队列中，然后Looper又会自动把消息队列里的消息/Runnable对象广播到所属线程里的Handler，由Handler处理接收到的消息或Runnable对象。

1、Handler

每次创建Handler对象时，它会自动绑定到创建它的线程上。如果是主线程则默认包含一个Message Queue，否则需要自己创建一个消息队列来存储。

Handler是多个线程通信的信使。比如在线程A中创建AHandler，给它绑定一个ALooper，同时创建属于A的消息队列AMessageQueue。然后在线程B中使用AHandler发送消息给ALooper，ALooper会把消息存入到AMessageQueue，然后再把AMessageQueue广播给A线程里的AHandler，它接收到消息会进行处理。从而实现通信。

2、Message Queue

在主线程里默认包含了一个消息队列不需要手动创建。在子线程里，使用Looper.prepare()方法后，会先检查子线程是否已有一个looper对象，如果有则无法创建，因为每个线程只能拥有一个消息队列。没有的话就为子线程创建一个消息队列。

3、完整创建handler机制
Handler类包含Looper指针和MessageQueue指针，而Looper里包含实际MessageQueue与当前线程指针。

下面分别就UI线程和worker线程讲解handler创建过程：

首先，创建handler时，会自动检查当前线程是否包含looper对象，如果包含，则将handler内的消息队列指向looper内部的消息队列，否则，抛出异常请求执行looper.prepare()方法。

－在UI线程中，系统自动创建了Looper 对象，所以，直接new一个handler即可使用该机制；

－在worker线程中，如果直接创建handler会抛出运行时异常－即通过查‘线程－value'映射表发现当前线程无looper对象。所以需要先调用Looper.prepare()方法。在prepare方法里，利用ThreadLocal<Looper>对象为当前线程创建一个Looper（利用了一个Values类，即一个Map映射表，专为thread存储value，此处为当前thread存储一个looper对象）。然后继续创建handler，让handler内部的消息队列指向该looper的消息队列（这个很重要，让handler指向looper里的消息队列，即二者共享同一个消息队列，然后handler向这个消息队列发送消息，looper从这个消息队列获取消息）。然后looper循环消息队列即可。当获取到message消息，会找出message对象里的target，即原始发送handler，从而回调handler的handleMessage() 方法进行处理。

handler机制

4、核心
－ handler与looper共享消息队列，所以handler发送消息只要入列，looper直接取消息即可。

－线程与looper映射表：一个线程最多可以映射一个looper对象。通过查表可知当前线程是否包含looper，如果已经包含则不再创建新looper。

5、基于这样的机制是怎样实现线程隔离的，即在线程中通信呢。

核心在于每一个线程拥有自己的handler、message queue、looper体系。而每个线程的Handler是公开的。B线程可以调用A线程的handler发送消息到A的共享消息队列去，然后A的looper会自动从共享消息队列取出消息进行处理。反之一样。

子线程向主线程发送消息

子线程之间通信

二、上面是基于子线程中利用主线程提供的Handler发送消息出去，然后主线程的Looper从消息队列中获取并处理。那么还有另外两种情况：

1、主线程发送消息到子线程中；

采用的方法和前面类似。要在子线程中实例化AHandler并设定处理消息的方法，同时由于子线程没有消息队列和Looper的轮询，所以要加上Looper.prepare(),Looper.loop()分别创建消息队列和开启轮询。然后在主线程中使用该AHandler去发送消息即可。

2、子线程A与子线程B之间的通信。

三、Handler里面有什么实用的API吗？
请记住：

Handler只是简单往消息队列中发送消息而已（或者使用post方式）
它们有更方便的方法可以帮助与UI线程通信。
如果你现在看看Handler的API，可以清楚看到这几个方法：

post
postDelayed
postAtTime

代码示例

这里的代码都是很基础的，不过你可以好好看看注释。

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();
}
 
}

如果根本就没有Handler对象，回调post方法会比较难办。

示例2：使用postDelayed方法

近期本站新介绍的特性中，我每次都要模拟EditText的自动完成功能，每次文字改变后都会触发一个API的调用，从服务器中检索数据。

我想减少APP调用API的次数，所以决定使用Handler的postDelayed方法来实现这个功能。

本例不针对平行处理，只是关于Handler给消息队列发送消息还有安排消息在未来的某一点执行等。

// 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
}

最后我就把“postAtTime”这个方法作为联系留给读者们了，掌握Handler了吗？如果是的话，那么可以尽情使用线程了。

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