由于日常工作不需要经常写android上层应用，对Android的Handler机制一直处于模模糊糊的状态。使用Handler之后，回去写c++代码时，时刻怀念Android里面的Handler,希望有一个c++版本的Handler。为了能自己实现c++版本的Handler，今天准备去梳理一下这Android中的Handler。

理解Android中的Handler

Handler的适用场景

只要写多线程程序，必不可少要碰到线程通信的问题。其中一个办法就是在工作线程中开辟一个消息队列，别的线程往消息队列发消息，即可完成与本线程的通信。工作线程顺序的从消息队列中读取消息并逐一处理。这种模型的好处是：

消息可以缓存
工作线程中消息是顺序处理的，所以不需要加锁。

Handler适用的就是这种场景:多个线程往一个工作线程发消息，工作线程顺序挨个处理。

Android中的Handler

google设计Handler最初的原因

在安卓应用中，多个线程去处理UI的刷新，而UI操作不是线程安全的，如果要实现多线程对UI的操作，就需要在每一个要进行UI操作的地方进行加锁。
加锁操作引入的问题

锁的管理复杂，开发者容易忘记加锁，解锁，或者乱加锁造成死锁
加锁是有性能消耗的
Android选用java作为开发语言就是看中其开发效率，引入锁加大开发难度了！

因此UI操作就该由一个单一线程进行处理，在Android中，UI线程就是应用进程的第一个线程–主线程。所以每一个android应用的开发者都会被告诫：不要在主线程里搞事情阻塞UI处理。

为了简化操作，google设计了Handler机制，开发者只需要创建一个Handler，然后在别的线程利用主线程的handler发送消息即可完成与主线程的通信。

Handler, Looper, Thread ,Message之间的关系

Looper: 用来管理消息队列的，它提供一个loop()接口，不停的从消息队列中取消息来处理。
Thread: 是Looper运行的载体，一个Thread有且只有一个Looper。
Handler: 是用来往运行与Thread里的Looper的消息队列发消息用的，同时Handler里有一个消息处理函数，Thread会用Looper取出消息，然后在Thread里执行这个函数来处理消息。
Message: 消息内容的封装，里边包含消息的处理函数，用户可以在发消息的时候动态指定其执行的处理函数

Android中Handler的使用

下面以实际代码简单看下如何用Handler与主线程的通信的：

class MainActivity extends Activity {Handler mHandler = new Handler(){//主线程Looper收到消息后，会当没有指定具体回调函数，会回调这个函数处理消息。//也就说下面的函数将会在主线程内执行@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {switch(msg.what){case 1:break;default:break;}}};@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {//onCreate这里是主线程中调用的，//使用Handler重要的一点就是要明白代码在哪个线程里执行//下面，我们在子线程里边给主线程发消息// 方式1： new Thread(){@Overridepublic void run(){//往主线程消息队列发消息//这种方式最终会在主线程中执行 mHandler.handleMessage(msg)mHandler.sendEmptyMessage(1);}}.start();// 方式2： new Thread(){@Overridepublic void run(){//我觉得这种方式才是Handler的精髓，用户在代码里随处都可以写处理UI操作//的代码mHandler.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {//这里的代码将会被在主线程中执行！真是太方便了}});}}.start();}
}

主线程里边的Looper是自动创建的吗？

初次使用Handler，都会有一个疑问：以上的代码，没有创建Looper，Looper是自动创建的吗？
实际上，不会自动创建，只是在执行到Activity的onCreate之前，系统已经帮忙创建Looper了。

framework/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

public static void main(String[] args) {//这里创建main线程的LooperLooper.prepareMainLooper();//...//死循环处理消息，知道为什么不能阻塞主线程了吧！//主线程就是取消息然后以阻塞的方式一个个顺序执行//你在主线程中搞耗时的东西，你的UI就要卡在！！！Looper.loop();
}

Handler怎么关联上Looper的？

前面说的每一个线程里面有且仅有一个Looper，在创建Handler时，会去获取当前线程的Looper，并赋值给Handler对象。

请看Handler类的构造函数
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java

public Handler() {  //就是这个Looper.myLooper();mLooper = Looper.myLooper();//这里就是如果工作线程没有创建looper前，创建Handler会失败的原因if (mLooper == null) {throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");}
} //myLooper利用的就是linux提供的线程局部存储实现的，每个线程都有独立的一个。
public static final Looper myLooper() {return (Looper)sThreadLocal.get();
}

还有另一个带参数的构造函数

public Handler(Looper looper) {...//最终执行mLooper = looper;
}

可见：Handler从创建开始就要指定其Looper, 默认构造函数就是使用当前线程的Looper。

自定义的工作线程怎么创建Looper和使用Handler?

如果我们要在自己的线程中使用Handler机制，则需要执行创建Looper对象。
创建Looper的方法很简单，就是执行Looper.prepair()即可。

class MyThread extends Thread {private Handler myHandler = null;private boolean mPrepaired = false;public Handler getMyHandler(){//没有创建Looper，并loop前，handler发消息没人去处理if (mPrepaired)return null;return myHandler;}@Overridepublic void run() {//第一步:创建当前线程对应的LooperLooper.prepare();//第二步：创建handler，会自己匹配到当前线程的Looper//如果没有执行第一步，这里就会报异常myHandler = new Handler();mPrepaired = true;//第三步：让Looper跑起来，开始消息的读取和消息处理//没有执行loop操作，handler发的消息是没人处理的Looper.loop();}
}

HandlerThread介绍

google封装了一个HandlerThread类，进一步简化自定义线程消息处理，就不用那么麻烦的处理Looper的创建和启动了。HandlerThread的使用类似下面这样：

class MyHandler extends Handler {//这种方式，使用的创建Handler所在线程的Looperpublic MyHandler(){}//为了与自定义的线程关联，需要指定对应线程的looper。public MyHandler(Looper looper){super(looper);}@Overridepublic void handleMessage(Message msg){}
}
HandlerThread t = new HandlerThread("mythread");
t.start();//注意那个t.getLooper()
Handler h = new MyHandler(t.getLooper());

//注意那个t.getLooper()，其实内部是阻塞等到线程执行完Looper.prepair()才返回的

frameworks/base/core/java/android/os/HandlerThread.java

public Looper getLooper() {if (!isAlive()) {return null;}// If the thread has been started, wait until the looper has been created.synchronized (this) {while (isAlive() && mLooper == null) {try {//这里等looper创建完毕wait();} catch (InterruptedException e) {}}}return mLooper;
}

如何实现c++版本的Handler呢？

用了Handler后，回去写c++代码，没有这种东西，但是我们基本了解Handler的实现原理了，实现一个就行。

如何确保线程里有且仅有一个消息队列？
linux的pthread库提供在线程内创建私有变量的接口：

#include <pthread.h>
int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));
int pthread_setspecific(pthread_key_t key,const void *pointer));
void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

如何实现android中java的handler.post(Runnable)类型的接口？
java里有匿名函数，使用很方便，其实在c++11里也支持这种写法了。
```
//这里搞一个匿名函数,输入参数为空
handler->post([](){});
```
伪代码实现

typedef void (*MessageCallback)();class Message {public:int what;int arg1;//void* obj;Message* obtain();MessageCallback callback;
private:vector<Message> mMsgPool;
};class Handler {public:virtual ~Handler();void sendMessage(Message* msg) {mLooper->enQueue(msg);}void setLooper(Looper* Looper);//可以像java,post(new Runagle())那样用void post(MessageCallback callback);virtual void handleMessage(Message* msg){}private:Looper* mLooper;
};class Looper{public:static void prepair();static void loop();//提供一个接口用来获取当前线程的Looperstatic Looper* getThreadLocalLooper();void enQueue(Message* msg){mMsgQ.enQueue(msg);}Message* deQueue(){return mMsgQ.deQueue();}
private:MessageQueue mMsgQ;
};class MessageQueue {public:void enQueue(Message* msg);Message* deQueue();
};void threadfunc(Handler* handler) {Message* msg = Message::obtain();handler->sendMessage(msg );
}int  main(int argc, char** argv) {Looper::prepair();Handler *handler = new Handler();//开个线程来往主线程发消息std::thread t(threadfun,handler);t.detach();Looper::loop();return 0;
}class MyThread {public:MyThread() {mThread = NULL;mPrepaired = false;}Looper* getLooper(){while(!mPrepaired ){sleep(1);}return Looper::getThreadLocalLooper();}void start() {if (NULL == mThread) {mThread = new thread(threadfunc, this);}}
private:static void threadfunc(MyThread* t) {Looper::prepair();Looper::loop();}bool mPrepaired;thread* mThread;
};//非主线程测试
int  main2(int argc, char** argv) {//创建自定义线程MyThread t;//在线程内构造自己的Loopert.start();//Handler *handler = new XXXHandler();Handler *handler = new Handler();handler->setLooper(t.getLooper());//主线程向自定义线程的消息队列发消息while ( true ) {Message* msg = Message::obtain();t.getHandler()->sendMessage(msg);/*也可以像java那样，直接指定消息的回调处理t.getHandler()->post([](){cout << "haha" << endl;});*/sleep(1);}return 0;
}

结束语

经过梳理过后，自己再实现一遍，对Handler才有更深的认识。实现个c++版本的Handler，以后用到的时候拿来用会很方便。上面是伪代码实现，具体的代码请关注我的公众号。回复"myhandler"获取完整代码。

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