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
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch(msg.what){
case 1:
break;
default:
break;
}
}
};
@Override
protected 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(){
@Override
public 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(){
@Override
public 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() {
@Override
public 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Looper
Looper.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;
}
@Override
public void run() {
//第一步:创建当前线程对应的Looper
Looper.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Looper
public 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);
}
@Override
public 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
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 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Looper
static 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Looper
t.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。