Handler问题总结

时间：2024-11-17 18:14:14

一、Handler是什么

Android定义的一套 子线程与主线程间通讯的消息传递机制 。


二、Handler有什么用

把子线程中的UI更新信息，传递给主线程(UI线程)，以此完成UI更新操作。


三、为什么要用Handler，不用行不行

不行，Handler是android在设计之初就封装了的一套消息创建、传递、处理机制。

Android要求我们在主线程中更新UI，是要求，建议，不是规定，硬要在子线程中更新UI，也是可以的！
比如，在一个子线程中，创建一个对话框：
在这里插入图片描述
而我们平时在子线程中更新UI报错是这样的：
在这里插入图片描述
子线程更新UI也行，但是只能更新自己创建的View！Android的UI更新被设计成了单线程。

再说一个网上很常见的主线程更新UI的例子：
在这里插入图片描述
上面这段代码直接在子线程中更新了UI，却没有报错：
在这里插入图片描述
但如果在子线程中加句线程休眠模拟耗时操作的话：
在这里插入图片描述
程序就崩溃了，报错如下：
在这里插入图片描述
前面说了Android的UI更新被设计成单线程，这里妥妥滴会报错，但却发生在延迟执行后？
原因是：ViewRootImp在onCreate()时还没创建；在onResume()时，即ActivityThread的 handleResumeActivity()执行后才创建，调用requestLayout()，走到checkThread()时就报错了。


四、真的不能在主线程中做网络操作吗？

在这里插入图片描述
上述代码运行直接闪退，日志如下：
在这里插入图片描述
在 onCreate() 的 setContentView() 后插入下面两句代码：
在这里插入图片描述
运行下看看：
在这里插入图片描述
StrictMode(严苟模式)
Android 2.3 引入，用于检测两大问题：ThreadPolicy(线程策略) 和 VmPolicy(VM策略)
在这里插入图片描述
把严苟模式的网络检测关了，就可以在主线程中执行网络操作了，不过一般是不建议这样做的：
在主线程中进行耗时操作，可能会导致程序无响应，即 ANR (Application Not Responding)。

至于常见的ANR时间，可以在对应的源码中找到：

//  → Service服务
static final int SERVICE_TIMEOUT = 20*1000;     // 前台
static final int SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT = SERVICE_TIMEOUT * 10;     // 后台
//  → Broadcast广播、InputDispatching、ContentProvider
static final int BROADCAST_FG_TIMEOUT = 10*1000;    // 前台
static final int BROADCAST_BG_TIMEOUT = 60*1000;    // 后台
static final int KEY_DISPATCHING_TIMEOUT = 5*1000;  // 关键调度
static final int CONTENT_PROVIDER_PUBLISH_TIMEOUT = 10*1000;    // 内容提供者
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时间统计区间：

  • 起点：System_Server 进程调用 startProcessLocked 后调用 ()
  • 终点：Provider 进程 installProvider及publishContentProviders 调用到 ()
  • 超过这个时间，系统就会杀掉 Provider 进程。

五、Handler底层原理解析

在这里插入图片描述
在我们使用Handler前，Android系统已为我们做了一系列的工作，其中就包括了创建「Looper」和「MessageQueue」对象。

ActivityThread 的 main函数是APP进程的入口，定位到 ActivityThread → main函数
在这里插入图片描述
定位到：Looper → prepareMainLooper函数
在这里插入图片描述
定位到：Looper → prepare函数
在这里插入图片描述
定位到：Looper → Looper构造函数
在这里插入图片描述
另外这里的 quitAllowed 变量，直译「退出允许」
在这里插入图片描述
用来防止开发者手动终止消息队列，停止Looper循环。

创建了Looper与MessageQueue对象，接着调用()开启轮询。
定位到：Looper → loop函数
在这里插入图片描述
接着有几个问题，先是这个 myLooper() 函数：
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
这里的 ThreadLocal → 线程局部变量 → JDK提供的用于解决线程安全的工具类。
作用：为每个线程提供一个独立的变量副本 → 以解决并发访问的冲突问题。

每个Thread内部都维护了一个ThreadLocalMap，这个map的key是ThreadLocal，value是set的那个值。get的时候，都是从自己的变量中取值，所以不存在线程安全问题。

主线程和子线程的Looper对象实例相互隔离的！！！意味着：主线程和子线程Looper不是同一个！！！

为什么子线程中不能直接 new Handler()，而主线程可以？
主线程与子线程不共享同一个Looper实例，主线程的Looper在启动时就通过prepareMainLooper() 完成了初始化，而子线程还需要调用 ()和 ()开启轮询，否则会报错。

既然说Handler用于子线程和主线程通信，试试在主线程中给子线程的Handler发送信息，修改一波代码：
在这里插入图片描述
运行，直接报错：
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原因：多线程并发的问题，当主线程执行到sendEnptyMessage时，子线程的Handler还没有创建。
一个简单的解决方法是：主线程延时给子线程发消息，修改后的代码示例如下：
在这里插入图片描述
其实Android已经给我们封装好了一个轻量级的异步类「HandlerThread」

HandlerThread
HandlerThread = 继承Thread + 封装Looper

使用方法很简单，改造下我们上面的代码：
在这里插入图片描述
用法挺简单的，源码其实也很简单，跟一跟：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
剩下一个quit()和quitSafely()停止线程，就不用说了，所以HandlerThread的核心原理就是：

  • 继承Thread，getLooper()加锁死循环wait()堵塞；
  • run()加锁等待Looper对象创建成功，notifyAll()唤醒；
  • 唤醒后，getLooper返回由run()中生成的Looper对象；

Java中所有类的父类是 Object 类，里面提供了wait、notify、notifyAll三个方法；
Kotlin 中所有类的父类是 Any 类，里面可没有上述三个方法！！！
所以你不能在kotlin类中直接调用，但你可以创建一个的实例作为lock，去调用相关的方法。

private val lock = java.lang.Object()

fun produce() = synchronized(lock) {
    while(items>=maxItems) { 
        lock.wait()
    }
    Thread.sleep(rand.nextInt(100).toLong())
    items++
    println("Produced, count is$items:${Thread.currentThread()}")
    lock.notifyAll()
}

fun consume() = synchronized(lock) {
    while(items<=0) {
        lock.wait()
    }
    Thread.sleep(rand.nextInt(100).toLong())
    items--
    println("Consumed, count is$items:${Thread.currentThread()}")
    lock.notifyAll()
}
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IdleHandler是什么？
在 MessageQueue 类中有一个 static 的接口 IdleHanlder
在这里插入图片描述
翻译下注释：当线程将要进入堵塞，以等待更多消息时，会回调这个接口；
简单点说：当MessageQueue中无可处理的Message时回调；
作用：UI线程处理完所有View事务后，回调一些额外的操作，且不会堵塞主进程；

接口中只有一个 queueIdle() 函数，线程进入堵塞时执行的额外操作可以写这里，
返回值是true的话，执行完此方法后还会保留这个IdleHandler，否则删除。

使用方法也很简单，代码示例如下：
在这里插入图片描述
一般使用场景：绘制完成回调


六、一些其他问题

Looper在主线程中死循环，为啥不会ANR？
Looper通过()获取消息队列消息，当队列为空，会堵塞，
此时主线程也堵塞在这里，好处是：main函数无法退出，APP不会一启动就结束！

你可能会问：主线程都堵住了，怎么响应用户操作和回调Activity声明周期相关的方法？
application启动时，可不止一个main线程，还有其他两个Binder线程：ApplicationThread 和 ActivityManagerProxy，用来和系统进程进行通信操作，接收系统进程发送的通知。
在这里插入图片描述

  • 当系统受到因用户操作产生的通知时，会通过 Binder 方式跨进程通知 ApplicationThread;
  • 它通过Handler机制，往 ActivityThread 的 MessageQueue 中插入消息，唤醒了主线程；
  • () 能拿到消息了,然后 dispatchMessage 完成事件分发；
    PS：ActivityThread 中的内部类H中有具体实现

死循环不会ANR，但是 dispatchMessage 中又可能会ANR哦！如果你在此执行一些耗时操作，导致这个消息一直没处理完，后面又接收到了很多消息，堆积太多，从而引起ANR异常！！！

同步屏障机制
我们知道用Handler发送的Message后，MessageQueue的enqueueMessage()按照 时间戳升序 将消息插入到队列中，而Looper则按照顺序，每次取出一枚Message进行分发，一个处理完到下一个。

这时候，问题来了：有一个紧急的Message需要优先处理怎么破？
你可能或说直接sendMessage()不就可以了，不用等待立马执行，看上去说得过去，不过可能有这样一个情况：一个Message分发给Handler后，执行了耗时操作，后面一堆本该到点执行的Message在那里等着，这个时候你sendMessage()，还是得排在这堆Message后，等他们执行完，再到你！

Handler中加入了「同步屏障」这种机制，来实现「异步消息优先执行」的功能。
添加一个异步消息的方法很简单：

  • 1、Handler构造方法中传入async参数，设置为true，使用此Handler添加的Message都是异步的；
  • 2、创建Message对象时，直接调用setAsynchronous(true)

一般情况下：同步消息和异步消息没太大差别，但仅限于开启同步屏障之前。可以通过 MessageQueue 的 postSyncBarrier 函数来开启同步屏障：
在这里插入图片描述
这一步简单的说就是：往消息队列合适的位置插入了同步屏障类型的Message (target属性为null)，接着，在 MessageQueue 执行到 next() 函数时：
在这里插入图片描述
遇到target为null的Message，说明是同步屏障，循环遍历找出一条异步消息，然后处理。
在同步屏障没移除前，只会处理异步消息，处理完所有的异步消息后，就会处于堵塞。
如果想恢复处理同步消息，需要调用 removeSyncBarrier() 移除同步屏障：
在这里插入图片描述
在API 28的版本中，postSyncBarrier()已被标注hide，但依旧可在系统源码中找到相关应用，比如：
为了更快地响应UI刷新事件，在ViewRootImpl的scheduleTraversals函数中就用到了同步屏障：
在这里插入图片描述

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