Android多線程之HandlerThread源碼解析

想要了解 HandlerThread 的工作原理需要先對 Android 系統中以 Handler、Looper、MessageQueue 組成的異步消息處理機制有所瞭解，如果你還沒有這方面的知識，可以先看我寫的另一篇文章：Handler、Looper與MessageQueue源碼解析

一、概述

先來了解下 HandlerThread 的幾個特性

HandlerThread 繼承於 Thread，本身就是一個線程類
HandlerThread 在內部維護了自己的 Looper 對象，所以可以進行 looper 循環
創建 HandlerThread 後需要先調用 HandlerThread.start() 方法再向其下發任務，通過 run() 方法來創建 Looper 對象
通過傳遞 HandlerThread 的 Looper 對象給 Handler 對象，從而可以通過 Handler 來向 HandlerThread 下發耗時任務

二、使用方式

再來看下 HandlerThread 的使用方式

創建 HandlerThread 並調用 start() 方法，使其在子線程內創建 Looper 對象

    HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("HandlerThread");
    handlerThread.start();

然後以 HandlerThread 內部的 Looper 對象爲參數創建一個 Handler，通過 Handler 向子線程發送 Message，以此下發耗時任務，消息的接收者與任務的處理者則由回調函數 ChildCallback 來完成

    Handler childThreadHandler = new Handler(handlerThread.getLooper(), new ChildCallback());
    
    //Callback 運行於子線程
    private class ChildCallback implements Handler.Callback {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            //在此可以進行耗時操作
            //如果需要更新UI，則需要通過主線程的Handler來完成
            return false;
        }
    }

完整的示例代碼如下所示

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG = "MainActivity";

    //Callback 運行於子線程
    private class ChildCallback implements Handler.Callback {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            //在此可以進行耗時操作
            //如果需要更新UI，則需要通過主線程的Handler來完成
            Log.e(TAG, "ChildCallback 當前線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "   " + "當前線程ID：" + Thread.currentThread().getId());
            Log.e(TAG, "耗時任務開始");
            try {
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Log.e(TAG, "耗時任務結束");
            //通知界面更新UI
            uiHandler.sendEmptyMessage(1);
            return false;
        }
    }

    //運行於主線程的Handler，用於更新UI
    @SuppressLint("HandlerLeak")
    private Handler uiHandler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            Log.e(TAG, "uiHandler 當前線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "   " + "當前線程ID：" + Thread.currentThread().getId());
            Toast.makeText(MainActivity.this, "耗時操作完成", Toast.LENGTH_LONG).show();
        }
    };

    //用於向子線程發佈耗時任務的Handler
    private Handler childThreadHandler;

    private HandlerThread handlerThread;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        handlerThread = new HandlerThread("HandlerThread");
        handlerThread.start();
        childThreadHandler = new Handler(handlerThread.getLooper(), new ChildCallback());
        Log.e(TAG, "onCreate 當前線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "   " + "當前線程ID：" + Thread.currentThread().getId());
    }

    public void startTask(View view) {
        childThreadHandler.sendEmptyMessage(1);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        handlerThread.quit();
        childThreadHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
    }

}

程序運行後的日誌如下所示，可以看出各個方法在調用時所處的線程

06-22 02:51:41.779 21977-21977/com.leavesc.myapplication E/MainActivity: onCreate 當前線程名：main   當前線程ID：2
06-22 02:51:44.927 21977-21995/com.leavesc.myapplication E/MainActivity: ChildCallback 當前線程名：HandlerThread   當前線程ID：497
06-22 02:51:44.928 21977-21995/com.leavesc.myapplication E/MainActivity: 耗時任務開始
06-22 02:51:49.930 21977-21995/com.leavesc.myapplication E/MainActivity: 耗時任務結束
06-22 02:51:49.930 21977-21977/com.leavesc.myapplication E/MainActivity: uiHandler 當前線程名：main   當前線程ID：2

三、源碼分析

先看下 HandlerThread 的類聲明

Thread 的子類

    public class HandlerThread extends Thread

兩個構造函數，可以傳入的參數分別是線程名和線程優先級

    public HandlerThread(String name) {
        super(name);
        //使用默認的線程優先級
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }

    public HandlerThread(String name, int priority) {
        super(name);
        //使用自定義的線程優先級
        mPriority = priority;
    }

看下其 run() 方法

    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        //觸發當前線程創建 Looper 對象
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            //獲取 Looper 對象
            mLooper = Looper.myLooper();
            //喚醒在等待的線程
            //喚醒 getLooer() 中可能還處於等待狀態的線程
            notifyAll();
        }
        //設置線程優先級
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        //開啓消息循環
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }

Looper.prepare() 方法用於爲當前線程創建一個 Looper 對象，在主線程需要依賴此 Looper 對象來構建一個 Handler 對象，通過該 Handler 對象來向子線程下發耗時任務（這些知識點可以在這裏瞭解：Handler、Looper與MessageQueue源碼解析）

之後可以看到有一個同步代碼塊，在當中調用了 notifyAll()來喚醒等待線程，那該喚醒的又是哪個線程呢？這裏需要明確各個方法是運行於哪個線程，run() 方法肯定是運行於子線程，但用於向 HandlerThread 下發任務的 Handler 是初始化於主線程，因此 getLooper()方法也是運行於主線程的。由於是兩個不同的線程，run() 方法和 getLooper() 的運行先後順序是不明確的，因此 getLooper() 方法需要確保 Looper 對象不爲 null 時才返回，否則將一直阻塞等待 Looper 對象初始化完成

    //獲取與當前線程關聯的 Looper 對象
    //因爲 getLooper() 方法可能先於 run() 被調用，此時就需要先等待 Looper 對象被創建
    public Looper getLooper() {
        //如果當前線程未在運行，則返回 null 
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            //如果當前線程已處理運行狀態（已調用 start() 方法）且 Looper 對象還未創建
            //則調用 wait() 方法釋放鎖，等待 Looper 對象創建
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
        return mLooper;
    }

Looper 對象初始化完成後，就需要調用 Looper.loop() 來開啓消息循環，至此 HandlerThread 的初始化操作就完成了

最後再貼一下 HandlerThread 的完整源碼註釋

package android.os;

import android.annotation.NonNull;
import android.annotation.Nullable;

/**
 * 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 {

    //線程優先級
    int mPriority;

    //線程ID
    int mTid = -1;

    //當前線程持有的Looper對象
    Looper mLooper;

    //包含當前 Looper 對象的 Handler
    private @Nullable Handler mHandler;

    public HandlerThread(String name) {
        super(name);
        //使用默認的線程優先級
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }

    public HandlerThread(String name, int priority) {
        super(name);
        //使用自定義的線程優先級
        mPriority = priority;
    }
    
    //在 Looper 循環啓動前調用
    //此處是空實現，留待子類重寫
    protected void onLooperPrepared() {
    }

    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        //觸發當前線程創建 Looper 對象
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            //獲取 Looper 對象
            mLooper = Looper.myLooper();
            //喚醒在等待的線程
            //喚醒 getLooer() 中可能還處於等待狀態的線程
            notifyAll();
        }
        //設置線程優先級
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        //開啓消息循環
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
    
    //獲取與當前線程關聯的 Looper 對象
    //因爲 getLooper() 方法可能先於 run() 被調用，此時就需要先等待 Looper 對象被創建
    public Looper getLooper() {
        //如果當前線程未在運行，則返回 null 
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            //如果當前線程已處理運行狀態（已調用 start() 方法）且 Looper 對象還未創建
            //則調用 wait() 方法釋放鎖，等待 Looper 對象創建
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
        return mLooper;
    }

    /**
     * @return a shared {@link Handler} associated with this thread
     * @hide
     */
    @NonNull
    public Handler getThreadHandler() {
        if (mHandler == null) {
            mHandler = new Handler(getLooper());
        }
        return mHandler;
    }

    //清空消息隊列中所有的消息
    public boolean quit() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quit();
            return true;
        }
        return false;
    }

    //清空消息隊列中所有非延時消息
    public boolean quitSafely() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quitSafely();
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * Returns the identifier of this thread. See Process.myTid().
     */
    public int getThreadId() {
        return mTid;
    }

}

更多的源碼解讀請看這裏：Java_Android_Learn

Android多線程之HandlerThread源碼解析

一、概述

二、使用方式

三、源碼分析

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