Android多线程开发之HandlerThread的使用

16-09-24 来源：[db:作者]

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初次看到HandlerThread的名字，我们可能会联想到Handler和Thread这两个类，没错，它其实就是跟Handler和Thread有莫大的关系。HandlerThread继承自Thread，它本质上就是一个Thread，而且专门用来处理Handler的消息。

一、HandlerThread简介

看看官方对它的解释：

Handy class for starting a new thread that has a looper. The looper can then be used to create handler classes. Note that start() must still be called.

大致就是说HandlerThread可以创建一个带有looper的线程,looper对象可以用于创建Handler类来进行来进行调度，而且start()方法必须被调用。

在Android开发中，不熟悉多线程开发的人一想到要使用线程，可能就用new Thread(){…}.start()这样的方式。实质上在只有单个耗时任务时用这种方式是可以的，但若是有多个耗时任务要串行执行呢？那不得要多次创建多次销毁线程，这样导致的代价是很耗系统资源，容易存在性能问题。那么，怎么解决呢？

我们可以只创建一个工作线程，然后在里面循环处理耗时任务，创建过程如下：

Handler mHandler;
private void createWorkerThread() {
  new Thread() {
      @Override
        public void run() {
            super.run();
            Looper.prepare();
             mHandler = new Handler(Looper.myLooper()) {
                @Override
                public void handleMessage(Message msg) {
                    ......
                }
            };
            Looper.loop();
        }
    }.start();
}

在该工作线程中，
- 调用Looper.prepare()创建与当前线程绑定的Looper实例；
- 使用上面创建的Looper生成Handler实例；
- 调用Looper.loop()实现消息循环；

然后透过Looper的循环，在Handler的handlerMessage()中进行异步任务的循环处理。而这也正好是HandlerThread的实现。

@Override
public void run() {
    mTid = Process.myTid();
    Looper.prepare();
    synchronized (this) {
        mLooper = Looper.myLooper();
        notifyAll();
    }
    Process.setThreadPriority(mPriority);
    onLooperPrepared();
    Looper.loop();
    mTid = -1;
}

那么我们看下HandlerThread有哪些特点：
- HandlerThread本质上是一个线程类，它继承了Thread；
- HandlerThread有自己的内部Looper对象，通过Looper.loop()进行looper循环；
- 通过获取HandlerThread的looper对象传递给Handler对象，然后在handleMessage()方法中执行异步任务；
- 创建HandlerThread后必须调用HandlerThread.start()方法来启动线程。

二、HandlerThread使用步骤

1、创建HandlerThread实例对象

HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("Handler Thread");
//HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("Handler Thread"，Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT);

HandlerThread默认有两个构造函数，提供了线程名参数和线程优先级参数的设置。

2、启动HandlerThread线程

handlerThread.start();

通过start()方法就可以启动一个HandlerThread了，该线程会不断地循环运行。

3、通过Handler构建循环消息处理机制

Handler workderHandler = new Handler(handlerThread.getLooper(), new Handler.Callback() {
            @Override
            public boolean handleMessage(Message msg) {
                //运行在工作线程(子线程)中，用于实现自己的消息处理
                return true;
            }
        });

通过将HandlerThread绑定的Looper对象传递给Handler作为参数，构建一个异步的Handler对象，为了能实现耗时任务的异步执行，我们重写了Handler的Callback接口的handleMessage()方法，当然也可以不重写该方法，而通过post()方法进行耗时任务操作。

Handler workderHandler = new Handler(handlerThread.getLooper());
workderHandler.post(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        //运行在工作线程(子线程)中，用于实现自己的消息处理
    }
});

最后，我们就可以通过调用workerHandler以发送消息的形式发送耗时任务到工作线程HandlerThread中去执行，实际上就是在Handler.Callback里的handleMessage()中执行。

这里要注意，在创建Handler作为HandlerThread线程消息执行者的时候必须先调用start()方法，因为创建Handler所需要的Looper参数是从HandlerThread中获得的，而Looper对象的赋值又是在HandlerThread的run()方法中创建。

三、HandlerThread使用实例

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

/**
 * Created by Administrator on 2016/9/18.
 */
public class HandlerThreadActivity extends Activity implements Handler.Callback {
    private DBHandlerThread mDBHandlerThread;
    private Handler mUIHandler; //与UI线程相关联的Handler

    Button mBtnQuery;
    TextView mTextResult;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnQuery = (Button) findViewById(R.id.buttonQuery);
        mTextResult = (TextView) findViewById(R.id.result);
        mBtnQuery.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                //将异步耗时任务发送到HandlerThread中
                //Message msg = Message.obtain(null, DBHandlerThread.MSG_QUERY_FRIENDS);
                //mDBHandlerThread.getWorkerHandler().sendMessage(msg);
                mDBHandlerThread.queryFriends();
            }
        });
        mUIHandler = new Handler(this);
        initWorkerThread();
    }

    protected void initWorkerThread() {
        mDBHandlerThread = new DBHandlerThread("Handler Thread");
        mDBHandlerThread.setUIHandlerCallBack(mUIHandler);
        mDBHandlerThread.start(); //start()后会执行Thread的run()方法
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        mDBHandlerThread.setUIHandlerCallBack(null);
        mDBHandlerThread.quit();
        mDBHandlerThread = null;
    }

    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case DBHandlerThread.MSG_QUERY_FRIENDS:
                // update UI
                break;
        }
        return false;
    }
}

import android.os.Handler;
import android.os.HandlerThread;
import android.os.Message;

/**
 * Created by Administrator on 2016/9/18.
 */
public class DBHandlerThread extends HandlerThread implements Handler.Callback {
    public static final int MSG_QUERY_FRIENDS = 100;

    private Handler mWorkerHandler; //与工作线程相关联的Handler
    private Handler mUIHandler; //与UI线程相关联的Handler

    public DBHandlerThread(String name) {
        super(name);
    }

    public DBHandlerThread(String name, int priority) {
        super(name, priority);
    }

    public void setUIHandlerCallBack(Handler handler) {
        this.mUIHandler = handler;
    }

    public Handler getWorkerHandler() {
        return mWorkerHandler;
    }

    @Override
    protected void onLooperPrepared() {
        mWorkerHandler = new Handler(getLooper(), this);
    }

    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case MSG_QUERY_FRIENDS:
                //...查询数据库操作...
                Message message = Message.obtain(null, MSG_QUERY_FRIENDS);
                mUIHandler.sendMessage(message); //通知UI更新
                break;
        }
        return true;
    }

    public void queryFriends() {
        Message msg = Message.obtain(null, MSG_QUERY_FRIENDS);
        mWorkerHandler.sendMessage(msg);
    }
}

四、HandlerThread源码解析

HandlerThread的源码不多，先看下它的构造函数：

/**
 * Handy class for starting a new thread that has a looper. The looper can then be 
 * used to create handler classes. Note that start() must still be called.
 */
public class HandlerThread extends Thread {
    int mPriority; //线程优先级
    int mTid = -1; //当前线程id
    //当前线程持有的Looper对象
    Looper mLooper;

    public HandlerThread(String name) {
        //调用父类默认的方法创建线程
        super(name);
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }
   //带优先级参数的构造方法
    public HandlerThread(String name, int priority) {
        super(name);
        mPriority = priority;
    }
    ...............
}

从代码中得知，HandlerThread带有两个构造函数,可传递两个参数，一个参数是name，指的是线程的名称，另一个参数是priority，指的是线程优先级。线程的优先级的取值范围为-20到19。优先级高的获得的CPU资源更多，反之则越少。-20代表优先级最高，19最低。我们可以根据自己的需要去设置线程的优先级，也可以采用默认的优先级，HandlerThread的默认优先级是Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT,具体值为0。该优先级是再run()方法中设置的，我们看它的run()方法：

public class HandlerThread extends Thread {
  /**
     * Call back method that can be explicitly overridden if needed to execute some
     * setup before Looper loops.
     */
    protected void onLooperPrepared() {
    }

    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid(); //获得当前线程的id
        Looper.prepare(); //准备循环条件
        //通过锁机制来获得当前线程的Looper对象
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            //唤醒等待线程
            notifyAll();
        }
        //设置当前线程的优先级
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        //在线程循环之前做一些准备工作(子类可实现也可不实现)
        onLooperPrepared();
        //启动loop
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
}

run()方法主要是通过Looper.prepare()和Looper.loop()构造了一个循环线程。这里要注意，在创建HandlerThread对象后必须调用其start()方法才能进行run()方法体的执行。

在Looper.prepare()执行后，Looper对象会被创建，然后通过同步锁机制，将Looper对象赋值给HandlerThread的内部变量mLooper，并通过notifyAll()方法去唤醒等待线程。接着为线程赋予优先级，然后执行onLooperPrepared()方法，该方法是一个空实现，留给我们必要的时候去重写的，主要用来做一些初始化工作。最后通过执行Looper.loop()在线程中启动消息队列。

我们看到在run()方法中进行了唤醒等待线程，为什么要这么做呢？答案就在getLooper()方法中：

/**
 * This method returns the Looper associated with this thread. If this thread not been started
 * or for any reason is 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.
 */
public Looper getLooper() {
   if (!isAlive()) { //判断当前线程是否启动
       return null;
   }
   // If the thread has been started, wait until the looper has been created.
   synchronized (this) {
       while (isAlive() && mLooper == null) {
           try {
               wait(); //等待，直到另一个线程调用notify()或notifyAll()来唤醒它
           } catch (InterruptedException e) {
           }
       }
   }
   return mLooper;
}

该方法用来获取当前子线程HandlerThread所关联的Looper对象实例。首先判断HandlerThread线程是否存活，如果没有存活就直接返回null，否则继续执行，进入同步块并判断Looper对象是否为空以及线程是否启动，若都满足，则调用wait()方法进入阻塞阶段，直到Looper对象被成功创建并且通过notifyAll()方法唤醒该等待线程，最后才返回该Looper对象。

Looper对象的创建是在run()方法进行的，也即在子线程中执行的，而getLooper()方法是在UI线程中调用的，若不使用等待唤醒机制，我们就无法保证在UI线程中调用getLooper()方法时Looper对象已经被创建，会面临一个同步的问题，所以HandlerThread就通过等待唤醒机制来解决该同步问题。

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