Android:使用Handler在线程之间通信
概述
假设一个情景,在一个应用程序中,要完成一个比较复杂、耗时较长的计算任务,如果将这个任务直接在主线程中开始,那么用户界面就会停止对用户操作的响应,而去解决这个计算任务,直到任务完成。
显然,这不是我们想要的结果。那么就需要用到多线程来解决这个问题。
但是新的问题又出现了,在C#和Android中,子线程是不能直接修改用户界面的数据的。也就是说,子线程计算出的结果,不能直接在子线程中让它显示在用户界面上。那么就需要把数据首先传递给主线程,让主线程去修改用户界面。
Handler就是为了解决这个问题出现的。
什么是Handler
- 从宏观上来说,Handler是一种消息传递机制
- 从微观上来说,Handler是一个类
在子线程中向主线程发送数据
下面通过一段伪代码来实现子线程向主线程发送数据
假设我们新建了一个项目,这个项目有下面这个Activity:
public class CounterActivity extends AppCompatActivity { public Button pressBtn; public TextView textView; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_counter); { @Override public void onClick(View v) { //启动一个线程进行一个复杂计算 //当计算完成时,我们不能在线程中这样写: //textView.setText("result"); } }); }}
很简单,这个Activity包含两个空间,一个TextView用来显示计算结果,一个Button用来开启一个线程进行一个复杂计算。
那么当计算完成时,我们不能在线程中直接修改TextView的内容,而是要把结果通过Handler传递给主线程。注意消息的传递方向:子线程→主线程。
现在就出现了一个问题,在哪里定义Handler,或者说Handler属于谁?主线程还是子线程?答案是主线程。要给谁发消息,就要用谁的Handler。
什么叫“谁的”?要在java中使用线程,一般都是继承Thread类并重写其中的run()方法,不管主线程还是子线程,都是以类的实例的方式存在的,也就是说,要用Handler向主线程发送消息,这个Handler必须是主线程的类成员,不能是子线程的;同理,要用Handler向子线程发送消息,那么这个Handler必须在子线程中声明,而不能在主线程中声明。
在主线程中声明了Handler之后,就要重写这个Handler的
void hanleMessage(Message msg)
方法。
至于如何构建Message对象,如何对Message对象进行筛选和数据提取,这里就不做说明了,很简单。
进一步完善上面的伪代码如下:
public class MainActivity extends AppCompatActivity { //由上面的讲解,显然我们要在这个MainActivity中定义一个Handler public Handler mHandler; public Button pressBtn; public TextView textView; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_counter); //在这里重写mHandler的handleMessage方法 mHandler=new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { //对msg进行处理,获得其中的数据也就是计算结果 //修改用户界面 textView.setText("result"); } }; pressBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { new Thread() { @Override public void run() { //在这里进行一段复杂计算 //可以用Thread.sleep(1000);代替 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //启动一个线程进行一个复杂计算 //当计算完成时,我们不能这样写: //textView.setText("result"); //而是要通过主线程的Handler通知主线程 Message msg=new Message(); //应当对要传递的Message进行定制, //将计算结果附在Message对象中 mHandler.sendMessage(msg); } }.start(); } }); }}
这样,当计算完成时,子线程就会把结果通过Handler发送给主线程,然后退出,由主线程完成修改UI的任务。
在主线程中向子线程发送数据
由上面的例子,我们就可以想到,应该在子线程中声明一个Handler对象,并且实现它的void handleMessage(Message msg)
方法。然后在主线程中调用子线程的Handler的void sendMessage(Message msg)
方法向子线程发送数据。
这里就应该把Handler作为一个宏观的消息传递机制来看而不仅仅是一个类了。因为它和Looper,MessageQueue,Message是作为一个整体完成消息传递任务的。关于这部分内容,让我们先做一个实例后,在进行解释。
首先我们需要思考,在哪种情况下需要主线程向子线程发送消息。
在通常情况下,我们启动一个线程的时候,都是因为有一个需要马上进行处理的数据而开启一个线程,也就是说这个线程在开启之后马上就要开始处理数据。在线程启动的时候,可以直接将数据传递给线程,显然这里就用不到Handler了。
但是,有这样一种情况,我们想在界面初始化的时候,就有一个子线程随着主线程一起启动,一直等待我们传递数据给它,然后让它进行处理。显然这里就需要向子线程发送消息,就需要Handler来实现了。
public class CounterActivity extends AppCompatActivity { public Button pressBtn; public TextView textView; //在这里定义一个属于主界面的线程类,这个线程类必须包含一个Handler成员 //而且这个Handler不能是私有的 //而且重写了handleMessage方法 //关于类的嵌套可以查看其它资料,这里就不解释了 public class mThread extends Thread { public Handler cHandler; @Override public void run() { //初始化Looper Looper.prepare(); cHanler=new Handler() { @Override public void handleMessage(msg) { //对msg进行处理,获得主线程传来的数据 //对数据进行处理 } }; Looper.loop(); } }; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_counter); //实例化一个上面定义的线程类,并启动它 final mThread mthread=new mThread(); mthread.start(); pressBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { //当按钮被单击的时候,需要向已经启动的线程mthread //传递数据,这里就要使用Handler //将数据封装到Message对象中 Message msg=new Message(); //调用子线程的Handler,将msg发送给子线程 mthread.cHandler.sendMessage(msg); } }); }}
这样,主线程就可以向一个已经启动的子线程发送消息了。
但是上面的这段代码也许会让我们有以下疑惑:
1. Looper.prepare()和Looper.loop()是什么作用?
2. 第一个例子在主线程中使用Handler为什么没有出现Looper?
3. 显然如果线程被启动,也就是mthread.start();
这行代码执行后,run()函数并没有陷入循环,那么子线程马上就会执行完退出,怎么还可以向子线程发送消息?
其实所有的原因都在Looper这里。
Handler、Looper、MessageQueue、Message
在Handler这个消息传递机制中,Handler、Looper、MessageQueue、Message是作为一个整体同时出现的,也就是说,缺少这四个要素中的任意一个,这个消息传递机制都无法实现。
- MessageQueue:顾名思义,是一个消息队列,由Looper负责管理,它采用先进先出的方式来管理Message;
- Looper:每个线程只有一个Looper,它负责管理MessageQueue,会不断从MessageQueue中取出消息,并将消息分给对应的Handler处理;
- Handler:它能把消息发送给Looper管理的MessageQueue,并负责处理Looper分给它的消息。
简单的说,每个线程(不论主线程还是子线程)如果要使用Handler,必须要有Looper和MessageQueue。当调用某个线程的Handler的void sendMessage(Message msg)
方法时,msg就会被存入这个线程的MessageQueue,而Looper会不断地读取MessageQueue,将msg发给这个线程的Handler,这个Handler的void handleMessage(msg)
就会处理这个msg。
我们来回答上面提出的三个问题:
1. Looper.prepare()和Looper.loop()是什么作用?
答: Looper.prepare()为当前线程定义一个Looper实例
Looper.loop()方法是一个死循环,不断读取MessageQueue里面的消息
2. 第一个例子在主线程中使用Handler为什么没有出现Looper?
答: 在第一个例子中,主线程中并没有出现Looper,是因为父类已经定义了Looper,所以在这里就没有必要显示声明了。
3. 显然如果线程被启动,也就是mthread.start();
这行代码执行后,run()函数并没有陷入循环,那么子线程马上就会执行完退出,怎么还可以向子线程发送消息?
答: 解决了第一个问题,这个问题也就显而易见了,Looper.loop()本身就是一个死循环。
在主线程和子线程直接互相通信
这个程序就是《疯狂安卓讲义》3.5.2这一节的实例——计算所有质数的改写版。
首先启动一个子线程,等待主线程将一个数(作为上限)通过Handler传递给它,然后进行计算,计算完成后再使用Handler将结果发送给主线程,主线程修改用户UI。
写累了,直接上代码:
主活动java代码:
package com.example.marine.calprimary3;import android.os.Handler;import android.os.Looper;import android.os.Message;import android.support.v7.app.AppCompatActivity;import android.os.Bundle;import android.view.View;import android.widget.Button;import android.widget.EditText;import android.widget.TextView;import android.widget.Toast;import java.util.ArrayList;public class MainActivity extends AppCompatActivity { public EditText inputText; public TextView resultText; public Button startBtn; public Handler mHandler; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); final CalThread calThread=new CalThread(); calThread.start(); inputText=(EditText)findViewById(R.id.input_text); startBtn=(Button)findViewById(R.id.start_btn); resultText=(TextView)findViewById(R.id.result_text); mHandler=new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { if(msg.what==0x124) { String result=msg.getData().getIntegerArrayList("result").toString(); resultText.setText(result); } } }; startBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { Message msg=new Message(); Bundle bundle=new Bundle(); bundle.putInt("upper",Integer.parseInt(inputText.getText().toString())); msg.setData(bundle); msg.what=0x123; calThread.cHandler.sendMessage(msg); } }); } class CalThread extends Thread { public Handler cHandler; @Override public void run() { Looper.prepare(); cHandler=new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { if(msg.what==0x123) { int upper = msg.getData().getInt("upper"); ArrayList<Integer> nums = new ArrayList<Integer>(); outer: for (int i = 2; i <= upper; i++) { for (int j = 2; j <= Math.sqrt(i); j++) { if (i != 2 && i % j == 0) { continue outer; } } nums.add(i); } Message msg_send = new Message(); msg_send.what = 0x124; Bundle bundle_send = new Bundle(); bundle_send.putIntegerArrayList("result", nums); msg_send.setData(bundle_send); mHandler.sendMessage(msg_send); } Toast.makeText(MainActivity.this, "计算完成", Toast.LENGTH_LONG).show(); } }; Looper.loop(); } }}
xml布局文件代码:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context="com.example.marine.calprimary3.MainActivity"> <EditText android:id="@+id/input_text" android:layout_width="800px" android:layout_height="150px" android:text="" android:textSize="70px"/> <Button android:id="@+id/start_btn" android:layout_width="800px" android:layout_height="150px" android:layout_below="@id/input_text" android:textSize="70px" android:text="Start"/> <TextView android:id="@+id/result_text" android:layout_width="800px" android:layout_height="wrap_content" android:text="计算结果" android:textSize="50px" android:layout_below="@id/start_btn"/></RelativeLayout>
界面效果
结语
为了搞明白Handler的原理,在网上找了很多文章,但是写的都不是让我很满意和清楚,所以只能自己探索了。
再次说明,这系列文章的最终目的并不是开发app,只是为了快速了解安卓程序的运行和编写过程,所以如果有理解错误的地方,还请多多指正。
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