Android 基础夯实 —— 你了解 Handler 有多少

概述

对于刚入门的同学来说，往往都会对Handler比较迷茫，到底Handler是个什么样的东西。当然，可能对于一些有工作经验的工程师来说，他们也不一定能很准确地描述，我们来看下API的介绍。

从官方文档中，我们不难找出其中的关键词，就是“线程”。我们都知道，一个涉及到网络操作，耗时操作等的Android应用，都离不开多线程操作，然而，如果这时我们允许并发更新UI，那么最终导致控件的状态都是不可确定的。所以，我们可以通过对控件进行加锁，在不需要用时解锁，这是一个解决方案之一，但最后很容易造成线程阻塞，效率会非常差。所以，谷歌采用了只允许在主线程更新UI，所以作为线程通信桥梁的Handler也就应运而生了。

讲到Handler，肯定离不开Looper、MessageQueue、Message这三者和Handler之间的关系，下面简略地带过，详细自己可以查阅相关资料，或者查看源码，这样更方便大家深入学习。

Looper

每一个线程只有一个Looper，每个线程在初始化Looper之后，然后Looper会维护好该线程的消息队列，用来存放Handler发送的Message，并处理消息队列出队的Message。它的特点是它跟它的线程是绑定的，处理消息也是在Looper所在的线程去处理，所以当我们在主线程创建Handler时，它就会跟主线程唯一的Looper绑定，从而我们使用Handler在子线程发消息时，最终也是在主线程处理，达到了异步的效果。

那么就会有人问，为什么我们使用Handler的时候从来都不需要创建Looper呢？这是因为在主线程中，ActivityThread默认会把Looper初始化好，prepare以后，当前线程就会变成一个Looper线程。

MessageQueue

MessageQueue是一个消息队列，用来存放Handler发送的消息。每个线程最多只有一个MessageQueue。MessageQueue通常都是由Looper来管理，而主线程创建时，会创建一个默认的Looper对象，而Looper对象的创建，将自动创建一个MessageQueue。其他非主线程，不会自动创建Looper。

Message

消息对象，就是MessageQueue里面存放的对象，一个MessageQueu可以包括多个Message。当我们需要发送一个Message时，我们一般不建议使用new Message()的形式来创建，更推荐使用Message.obtain()来获取Message实例，因为在Message类里面定义了一个消息池，当消息池里存在未使用的消息时，便返回，如果没有未使用的消息，则通过new的方式创建返回，所以使用Message.obtain()的方式来获取实例可以大大减少当有大量Message对象而产生的垃圾回收问题。

四者关系总体如下（如有不对的地方，谢谢指出） 

Handler 的主要用途

废话不多说，通过举例来说明Handler的两个主要用途。

实例：通过Handler配合Message或者Runnable实现倒计时

首先看一下效果图

方法一，通过Handler + Message的方式实现倒计时。代码如下：

其实代码不用怎么解释，都比较通俗易懂，但是这里用到了DataBiding，可能没用过的同学看起来有点奇怪，但其实反而简略了代码，有一定基础的同学看起来都不会有太大压力，所以不做太多解释。通过这个小程序，作者希望大家可以了解到Handler的一个作用就是，在主线程中，可以通过Handler来处理一些有顺序的操作，让它们在固定的时间点被执行。

方法二，通过Handler + Runnable的方式实现倒计时。代码如下：

方法二也是通过代码让大家加深Handler处理有序事件的用途，之所以分开Runnable和Message两种方法来实现，是因为很多人都搞不清楚为什么Handler可以推送Runnable和Message两种对象。其实，无论Handler将Runnable还是Message加入MessageQueue，最终都只是将Message加入到MessageQueue。只要大家看一下源码就可以知道，Handler的post Runnable对象这个方法只是对post Message进行了一层封装，所以最终我们都是通过Handler推送了一个Message罢了，至于为什么会分开两种方法，下文会给大家详说究竟。下面再来看看Handler的第二个主要用途。

实例：通过Handler + Message来实现子线程加载图片，在UI线程显示图片

效果图如下：

代码如下(布局代码也不放出来了)

Handler推送Message和Runnable的区别

在上文我们通过用Handler推送Message和Runnable实现相同的倒计时效果，这里我们就说一下Post(Runnable)和SendMessage(Message)的区别。

首先我们看看post方法和sendMessage方法的源码：

可见，两个方法都是通过调用sendMessageDelayed方法实现的，所以可以知道它们的底层逻辑是一致的。

但是，post方法的底层调用sendMessageDelayed的时候，却是通过getPostMessage(r)来将Runnable对象来转为Message，我们点进方getPostMessage()法可以看到：

其实，最终runnable最终也是转化为一个Message，而这个Message只有一个被赋值的成员变量，就是Runnable的回调函数，也就是说，这个Message在进入MessageQueue之后，它只是一个“动作”，即我们Runnbale的run方法里面的操作。

要知道，我们的Message类可是有很多参数的，所以你可以理解为它是一个非常丰富的JavaBean，可以看看它的成员变量：

那么讲到这里，大家也应该有所理解为什么Google工程师为什么会封装这两种方法，我总结如为：为了更方便开发者根据不同需要进行调用。当我们需要传输很多数据时，我们可以使用sendMessage来实现，因为通过给Message的不同成员变量赋值可以封装成数据非常丰富的对象，从而进行传输；当我们只需要进行一个动作时，直接使用Runnable，在run方法中实现动作内容即可。当然我们也可以通过Message.obtain(Handler h, Runnable callback)来传入callback接口，但这样看起来就没有post(Ruannable callback)那么直观。

API

API是我们学习最好的文档，所以我也简要跟大家学习一下，其实大家认真看我上面的介绍加上自己亲手实践，Handler的API大家都可以随便翻阅了。

一般情况下不会使用，因为它的底层实现其实是作为处理系统消息的一个方法，如果真要用，效果和sendMessage(Message m)效果一样。

主要Debug时使用的一个方法，dump函数只是使用了Printer对象进行了打印，打印出Handler以及Looper和Queue中的一些信息，源码如下：

通过测试用例大家会了解得更清晰：

结果：

拿到Handler相关联的Looper

获取Message的名字，默认名字为message.what的值。

处理消息。

判断是否有Message的what值为参数what。

判断是否有Message的what值为参数what，obj值为参数object。

从消息池中拿到一个消息并赋值what和obj，其他重载函数同理。

将Runnable对象加入MessageQueue。

将Runnbale加入到消息队列的队首。但是官方不推荐这么做，因为很容易打乱队列顺序。

在某个时间点执行Runnable r。

当前时间延迟delayMillis个毫秒后执行Runnable r。

移除MessageQueue中的所有Runnable对象。

移除MessageQueue中的所有Runnable和Message对象。

移除所有what值得Message对象。

直接拿到一个空的消息，并赋值what，然后发送到MessageQueue。

在延迟delayMillis毫秒之后发送一个Message到MessageQueue。

Handler引发的内存泄漏

在上面的例子中，为了展示方便，我都没有考虑内存泄漏的情况，但是在实际开发中，如果不考虑代码的安全性的话，尤其当一个项目到达了一定的规模之后，那么对于代码的维护和系统的调试都是非常困难的。而Handler的内存泄漏在Android中也是一个非常经典的案例。

详细可以参考：How to Leak a Context: Handlers & Inner Classes

或参考翻译文：Android中Handler引起的内存泄露

通常我们都会在一个Activity内部定义一个Handler的内部类：

（1）外部类Activity中定义了一个非静态内部类Handler，非静态内部类默认持有对外部类的引用。如果外部Activity突然关闭了，但是MessageQueue中的消息还没处理完，那么Handler就会一直持有对外部Activty的引用，垃圾回收器无法回收Activity，从而导致内存泄漏。

（2） 如上代码，在postDelayed中，我们在参数中传入一个非静态内部类Runnable，这同样会造成内存泄漏，假如此时关闭了Activity，那么垃圾回收器在接下来的1000000ms内都无法回收Activity，造成内存泄漏。

解决方案：

（1）将非静态内部类Handler和Runnable转为静态内部类，因为非静态内部类(匿名内部类)都会默认持有对外部类的强引用。

（2）改成静态内部类后，对外部类的引用设为弱引用，因为在垃圾回收时，会自动将弱引用的对象回收。

避免内存泄漏的例子：

HandlerThread

思考一下，假如我们需要同时下载A和B，下载A需要6s，下载B需要5s，在它们下载完成后Toast信息出来即可，此时HandlerThread便是一种解决方式之一。那么HandlerThread到底是什么？

所以，如果大家了解清楚了我前面所讲的Looper、Message、Handler、MessageQueue的关系的话，这里就很清楚HandlerThread是什么东西了。大家都知道，我们在Actvity创建时系统会自动帮我们初始化好主线程的Looper，然后这个Looper就会管理主线程的消息队列。但是在我们创建子线程时，系统并不会帮我们创建子线程的Looper，需要我们自己手动创建，如下：

所以HandlerThread就在内部帮我们封装了Looper的创建过程，从源码可以看到，HandlerThread集成于Thread，然后覆写run方法，进行Looper的创建，从而通过getLooper方法暴露出该线程的Looper对象

所以通过HandlerThread，我们可以轻松创建一个包含了Looper的子线程：

使用HandlerThread同时下载A和B的Demo：

代码：

总结

由于Android的UI更新只能在主线程，所以Handler是Android中一套非常重要的更新UI线程机制，虽然在很多框架的帮助下我们可以减少了很多Handler的代码编写，但实际上很多框架的底层实现都是通过Handler来更新UI的，所以可见掌握好Handler对我们来说是多么重要，所以这也是很多面试官在面试中的高频考点之一。虽然Handler对开发者来说是一个非常方便的存在，但是我们也不能否认它也是存在缺点的，如处理不当，Handler所造成的的内存泄漏对开发者来说也是一个非常头疼的难题。