HandlerThread源码理解

一、概述

        本篇文章是对Android HandlerThread源码分析并应用，谈一下自己对HandlerThread的认知理解，并通过Demo来讲解它的使用方法。

二、HandlerThread是什么

2.1 概念

        从字面上来讲，它是 Handler + Thread 的组合，首先它是一个Thread线程，它是用来做耗时任务用的，其次在HandlerThread中已经实现好了Looper消息循环处理，我们在应用的时候只需要通过Handler发送具体的消息给HandlerThread执行对应的任务即可。

首先明确一点：Handler 是Android系统  同进程  不同线程间 通信用的。

为了理解上面这句话，我们引入进程和线程的概念

进程：进程是对运行时程序的封装，是系统进行资源调度和分配的的基本单位，实现了操作系统的并发。

线程：线程是进程的子任务，是CPU调度和分派的基本单位，用于保证程序的实时性，实现进程内部的并发，每个线程都独自占用一个虚拟处理器：独自的寄存器组，指令计数器和处理器状态。

两者的区别

1. 一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程依赖于进程而存在。

2. 进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享进程的内存。（资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。同一进程中的多个线程共享代码段（代码和常量），数据段（全局变量和静态变量），扩展段（堆存储）。

比如在某个Activity界面，默认有一个UI主线程，我们称为A线程，在里面创建一个Handler， 然后在创建一个线程B，在里面做耗时任务，待任务完成，在B中通过Handler发送消息，在A中更新UI显示，这样就相当于在把线程B中的消息分发到线程A中处理，从而完成了线程间通信。

为什么呢？因为线程A 和 线程B 可以共享数据段（Handler对象）。

2.2 特点

1. HandlerThread拥有自己的消息队列，它不会干扰或阻塞UI线程。

2. 优点是不会有堵塞，减少对性能的消耗，缺点是不能同时进行多任务的处理，需要排队，处理效率较低。

3. 与线程池注重并发不同，HandlerThread是一个窜行队列，因为HandlerThread背后只有一个线程。

三、源码解析

1. 两个构造方法

//构造方法，设置线程名称，默认线程优先级0
public HandlerThread(String name) {
    super(name);
    mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
}
 
 
//构造方法，设置线程名称和自定义线程优先级
public HandlerThread(String name, int priority) {
    super(name);
    mPriority = priority;
}
 

2. onLooperPrepared，此方法是 Looper消息循环前的准备工作，可以重写。

/**
  * Call back method that can be explicitly overridden if needed to execute some
  * setup before Looper loops.
  * Looper消息循环前的准备工作，可以重写
  */
protected void onLooperPrepared() {
 
}

3. run方法：当线程调用start()方法时，回调此方法

@Override
public void run() {
 
    mTid = Process.myTid(); //线程id
 
    Looper.prepare(); // 创建Looper对象和消息队列MessageQueue
 
    synchronized (this) {  //通过同步锁机制获取当前线程的Looper对象
 
        mLooper = Looper.myLooper();
 
        notifyAll();  //通知getLooper方法looper已经创建成功，对应getLooper方法中的wait()
    }
    Process.setThreadPriority(mPriority); //设置线程优先级
 
    onLooperPrepared(); //重写此方法，作用是在消息循环之前进行一些准备工作
 
    Looper.loop(); //开启消息循环
 
    mTid = -1;
}

4. getLpoper()方法，与run()方法中有个同步锁机制，目的是为了准确且必定要获取当前线程的Looper对象

    /**
     * This method returns the Looper associated with this thread. If this thread not been started
     * or for any reason isAlive() returns false, this method will return null. If this thread
     * has been started, this method will block until the looper has been initialized.
     * @return The looper.
此方法返回与此线程关联的Looper。如果此线程尚未启动或不处于活跃状态，
则此方法将返回null。如果此线程已启动，则此方法将阻塞，直到循环器已初始化。
     */
    public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
 
        boolean wasInterrupted = false;
 
        // If the thread has been started, wait until the looper has been created.
// 使用对象同步锁机制：如果线程已开启, 进入等待状态直到looper成功初始化.
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait(); //等待Looper初始化完成，对应run方法中的notifyAll
                } catch (InterruptedException e) {
                    wasInterrupted = true;
                }
            }
        }
 
        /*
         * We may need to restore the thread's interrupted flag, because it may
         * have been cleared above since we eat InterruptedExceptions
         */
        if (wasInterrupted) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
 
        return mLooper;
    }

为了理解上面synchronized同步锁机制，我们通过一个Demo来讲解

/**
 * author : me
 * date   : 22-11-14下午2:49
 * desc   : 线程测试类
 * version: 1.0
 */
public class TestMain {
    public static void main(String[] args){
 
        Object object = new Object();
 
        MyThreadRunnable myThread1 = new MyThreadRunnable(object,"thread11111");
 
        Thread test1 = new Thread(myThread1);//通过public Thread(Runnable runnable)方法创建线程test1
 
        test1.start();//开始启动
 
        try {
 
            Thread.sleep(6000);
 
            System.out.println("6秒后调用notifiyAll方法唤醒线程，让线程继续执行任务");
 
            synchronized (object) {
                object.notifyAll();
            }
 
        } catch (InterruptedException  e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
 
 
/**
 * author : me
 * date   : 22-11-14下午2:49
 * desc   :
 * version: 1.0
 */
public class MyThreadRunnable implements Runnable {
 
    private Object object;
    private String threadName;
 
    public MyThreadRunnable(Object object, String threadName) {
        this.object = object;
        this.threadName = threadName;
    }
 
    @Override
    public void run() {
 
        try {
            for (int i=1; i<6; i++) {
                if (i == 3) {
                    synchronized (this.object) {
                        System.out.println("当i==3时，线程调用wait方法 等待");
                        this.object.wait();
                    }
                }
                System.out.println(this.threadName + " i的值： " + i );
                Thread.sleep(1000);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

打印如下：

thread11111 i的值： 1
thread11111 i的值： 2
当i==3时，线程调用wait方法 等待
6秒后调用notifiyAll方法唤醒线程，让线程继续执行任务
thread11111 i的值： 3
thread11111 i的值： 4
thread11111 i的值： 5

通过此例子，再来理解上面3和4中的代码，就可以明白了。

5. getThreadHandler()方法

/**
     * @return a shared {@link Handler} associated with this thread
     * @hide
// 返回与该线程关联的handler对象
//注意这是一个隐藏的方法，无法直接通过 HandlerThread对象调用  getThreadHandler() 获取Handler
*/
    @NonNull
    public Handler getThreadHandler() {
        if (mHandler == null) {
            mHandler = new Handler(getLooper());
        }
        return mHandler;
    }

此方法可以忽略，是一个hide方法，无法直接调用获取Handler， 一般还是得通过

public Handler(@NonNull Looper looper)方法来 获取handler对象， 比如

Handler mThreadHandler = new Handler(myHandlerThread.getLooper()) {
            @Override
            public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
                //消息处理
            }
 
}

6. quit()和quitSafely()方法

// 直接退出线程的looper消息循环，强制退出循环
    public boolean quit() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quit();
            return true;
        }
        return false;
    }
 
 
//待消息队列中剩余消息全部处理完毕后，退出线程的looper消息循环，安全退出消息循环
    public boolean quitSafely() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quitSafely();
            return true;
        }
        return false;
    }

四、HandlerThread使用步骤

// 步骤1：创建HandlerThread实例对象
   HandlerThread mHandlerThread = new HandlerThread("handlerThread");
 
// 步骤2：启动线程
   mHandlerThread.start();
 
//如果不调用start方法，会报错：
11-15 17:30:32.347  8763  8763 E AndroidRuntime: Caused by: java.lang.NullPointerException: Attempt to read from field 'android.os.MessageQueue android.os.Looper.mQueue' on a null object reference
11-15 17:30:32.347  8763  8763 E AndroidRuntime:    at android.os.Handler.(Handler.java:257)
11-15 17:30:32.347  8763  8763 E AndroidRuntime:    at android.os.Handler.(Handler.java:162)
 
 
//通过报错的堆栈log信息找到源码:Handler.java:257 
public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback, boolean async) {
        mLooper = looper;
        mQueue = looper.mQueue;  //这行代码报错，空对象异常
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
}
//looper为空对象，说明looper对象没有创建成功。 这也间接地表明 源码中通过同步锁机制必须保证要成功创建Looper对象的缘由。
 
 
 
// 步骤3：创建工作线程Handler 并 复写handleMessage（）
//关联HandlerThread的Looper对象、实现消息处理操作与其他线程进行通信
  Handler workHandler = new Handler( mHandlerThread.getLooper() ) {
            @Override
            //消息处理
            public boolean handleMessage(Message msg) {
                .......
                //当然这里可以做耗时任务，因为是处于子线程中，不会堵塞UI线程，不会引起ANR
                return true;
            }
  });
 
 
 
// 步骤4：使用工作线程Handler向工作线程的消息队列发送消息
  Message msg = Message.obtain();
  msg.what = 1;
  workHandler.sendMessage(msg);
 
 
 
// 步骤5：一般在Activity的OnDestory()方法中，结束线程，即停止线程的Looper消息循环
  mHandlerThread.quit();

五、实例演示

/**
 * author : me
 * date   : 22-11-15  下午3:46
 * desc   : 主界面
 * version: 1.0
 */
 
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
 
 
    private Button mButton1;
    private Button mButton2;
 
    private MyHandlerThread myHandlerThread;
 
@Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
 
        mButton1 = findViewById(R.id.btn_one);
        mButton2 = findViewById(R.id.btn_two);
 
        //1. 创建HandlerThread实例对象
        myHandlerThread = new MyHandlerThread("handlerThread test");
 
        //2. 启动线程
        myHandlerThread.start();
 
        //3. 创建工作线程Handler, 并复写handleMessage
        Handler mThreadHandler = new Handler(myHandlerThread.getLooper()) {
 
            @Override
            public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
                if (msg.what == 1) {
                    try {
                        Log.e("test", "用线程睡眠6秒，模拟耗时任务，此任务是在子线程中处理的，所以不会引起ANR");
                        Thread.sleep(6000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    Log.e("test", "====接收主线程中发来的消息  处理消息的线程名称为：" + Thread.currentThread().getName());
                } else if (msg.what == 2) {
                    try {
                        Log.e("test", "用线程睡眠12秒，模拟耗时任务，此任务是在子线程中处理的，所以不会引起ANR");
                        Thread.sleep(12000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    Log.e("test", "====接收自定义线程中发来的消息  处理消息的线程名称为：" + Thread.currentThread().getName());
                }
            }
        };
 
 
        //点击此按钮： UI主线程 与 HandlerThread线程 进行通信
        mButton1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Message msg = Message.obtain();
                msg.what = 1;
                mThreadHandler.sendMessage(msg);
                Log.e("test", "调用线程的名称：" + Thread.currentThread().getName());
            }
        });
 
        //点击此按钮： 自定义线程 与 HandlerThread线程 进行通信
        mButton2.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Message msg = Message.obtain();
                        msg.what = 2;
                        mThreadHandler.sendMessage(msg);
                        Log.e("test", "调用线程的名称：" + Thread.currentThread().getName());
                    }
                });
                thread.start();
            }
        });
 
 
        
 
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        //退出app时，子线程中的looper要退出，终止消息循环
        myHandlerThread.quitSafely();
    }
 
}
 
 
 
/**
 * author : me
 * date   : 22-11-14下午6:09
 * desc   :
 * version: 1.0
 */
public class MyHandlerThread extends HandlerThread {
    public MyHandlerThread(String name) {
        super(name);
    }
 
    @Override
    protected void onLooperPrepared() {
        //如果需要执行某些Looper循环之前的设置,可以在该方法中处理
        super.onLooperPrepared();
        Log.e("test", "=====onLooperPrepared======");
    }
 
    @Override
    public boolean quitSafely() {
        Log.e("test", "=====quitSafely======");
        return super.quitSafely();
    }
}

当进入主界面，点击button1，然后退出app，打印log如下：

11-16 17:18:49.977 23277 23384 E test    : =====onLooperPrepared======
11-16 17:18:53.121 23277 23277 E test    : 调用线程的名称：main
11-16 17:18:53.121 23277 23384 E test    : 用线程睡眠6秒，模拟耗时任务，此任务是在子线程中处理的，所以不会引起ANR
11-16 17:18:59.122 23277 23384 E test    : ====接收主线程中发来的消息  处理消息的线程名称为：handlerThread test
11-16 17:21:33.309 23277 23277 E test    : =====quitSafely======

当进入主界面，点击button2，然后退出app，打印log如下：

11-16 17:22:43.080 23277 23620 E test    : =====onLooperPrepared======
11-16 17:22:44.758 23277 23622 E test    : 调用线程的名称：Thread-2
11-16 17:22:44.758 23277 23620 E test    : 用线程睡眠12秒，模拟耗时任务，此任务是在子线程中处理的，所以不会引起ANR
11-16 17:22:56.759 23277 23620 E test    : ====接收自定义线程中发来的消息  处理消息的线程名称为：handlerThread test
11-16 17:23:06.764 23277 23277 E test    : =====quitSafely======

好了，通过此Demo可以知道Handler可以在不同进程间通信，并且了解HandlerThread的使用方法啦。

总结

一. 关于Handler对象创建,取决于与哪个线程的Looper挂钩.

       1. Handler  uiHandler =  new Handler()  或 new  Handler(getMainLooper()) 或 new Handler(Looper.myLooper());   这3个方法都是创建主线程的Handler对象.

       2. Handler  workHandler = new Handler(new  HandlerThread("workthread").getLooper());  它是创建子线程中的Handler对象.

通过workHandler 这个来发送消息,然后在handleMessage方法中处理任务,因为是任务在子线程中处理,所以不会引起ANR现象.

二. 使用注意

        HandlerThread在线程内部创建Looper和消息队列，并且在线程启动之后开启消息循环。我们可以使用该Looper构建Handler对象从而绑定工作线程，然后通过Handler向消息队列发送消息，这样HandlerThread就可以取出消息并根据消息类型执行具体的后台任务，这里执行任务是在子线程中，它不会阻塞UI线程，所以不会引起ANR现象。

        由于HandlerThread的run方法是一个无限循环，因此当我们不再使用HandlerThread的时候应该调用它的quit或quitSafely方法来终止线程。