音视频直播--深度理解Handler 与 HandlerThread

前言

大家好，今天我为大家讲解一下Android系统下的Handler机制。做过Android系统开发的人都清楚，App应用程序的主线程是决对不能被阻塞的，因为它的主线程就是UI线程。一旦它被阻塞了，用户会感觉APP卡死似的，基本就没法使用了。所以在音视频直播项目中，我们对摄像头的控制，视频画面的渲染都要放在子线程中进行。下面我们就来详细的剖析一下Android系统下的Handler和HandlerThread机制。

常用线程模型

给大家详细介绍handler和handlerthread之前，先给大家讲一下我们在实际工作中都是如何使用线程的。实际工作使用线程时，最大的难点是线程之间通信问题。 线程之间通信有很多方法，如信号量、 管道、 共享内存、共享文件、 消息队列等。 这些方法中用的最多的还是消息队列，围绕着消息队列我们一般有两种线程模型：

第一、创建一个新线程，然后从消息队列中取出一个任务，执行这个任务，完成任务后线程结束。这种模型非常的简单，我称之为“用后即焚” 。但这种模型效率很差，尤其是频烦的开关线程会消耗大量CPU资源。解决办法是创建一个线程池，每次从线程池中获取新线程，当线程执行完任务后将线程放回线程池以便线程的重复利用。

线程模型一

第二、创建一个新的线程，在该线程中执行一个死循环函数，不停的从消息队列中取出消息进行处理。

线程模型一

在Android中的Handler与HandlerThread就是用的第二种线程模型。

MessageQueue

MessageQueue非常简单，它就是一个队列，两个重要方法，一个是enqueueMessage方法，该方法用于将Message类型消息存放MessageQueue中，另一个方法是next，用于从MessageQueue中取消息。

什么是Looper

Looper是一个消息分发器，它的作用是从消息队列中取出消息，然后做消息分发。我们看一下它是如何实现的。

注意，它与线程和Queue是一对一的关系，并且它是绑定某个具体线程内运行的。

在Looper类中定义了两个重要的成员mQueue和mThread，分别指向消息队列和线程。代码如下：

public final class Looper {
    ......
    final MessageQueue mQueue;  //指向要处理的消息队列
    final Thread mThread;       //对就在的线程
    ......
}

另外，该类中最重要方法是 loop 函数，我们看一下它是如何实现的：

/**
 * Run the message queue in this thread. Be sure to call
 * {@link #quit()} to end the loop.
 */
public static void loop() {

    ......
    
    //获取消息队列
    final MessageQueue queue = me.mQueue;

    ......
    
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
        // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
        }

        ......
        
        try { 
            //处理消息，这里的target就是Handler
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        } finally {
            ......
        }
    }
}

通过上面的代码可以看出loop其实非常的简单，就是从消息队列中不停的取消息，然后进行消息分发。

Handler作用

Handler类用于处理消息。它有两个功能，功能一，向消息队列中发消息; 功能二，处理消息。我们来看一下它是如何实现的。

public class Handler {

    ......
    
    final Looper mLooper;       //提向Looper对象
    final MessageQueue mQueue;  //指向消息队列，它是从Looper获取的
    
    ......
    
}

Handler 向消息队列发消息的方法是 sendMessage 函数，它用于将消息插入到消息队列中。它实际调用的 MessageQueue 类的 enqueueMessage 方法。

注意，调用过程如下 sendMessage->sendMessageDelayed->sendMessageAtTime-> enqueueMessage

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    //调用的 MessageQueue的enqueueMessage方法
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

Handler 处理消息的方法是 dispatchMessage 函数，代码如下：

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        //使用 post 方法传递消息
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
            return;
            }
        }
        //sendMessage 方法传递消息
        handleMessage(msg);
    }
}

......

private static void handleCallback(Message message) {
    //执行 消息回调的 run 方法
    message.callback.run();
}

如我们在 Looper 一节中分析过，它在分发消息时调用的是msg.target.dispatchMessage(msg); 也就是 Handler 的 dispatchMessage 方法，而Handler的dispatchMessage方法会根据消息是通过 sendMessage 插入的还是post插入的做不同的处理。

如果是sendMessage插入的，则调用 handleMessage 方法。

handleMessage函数是个重载函数，需要由用户自己进行重写。

如果是 post 插入的，则调用 handleCallback 方法，该方法又会调用 message.callback 的 run 方法。

注意，虽然调用的是 run 方法，但并未启动新的线程，所以仍然还是在当前线程中执行。

理解HandlerThread

HandlerThread应该叫LooperThread更合适，其实它就是包含了Looper对象的线程。代码如下：

public class HandlerThread extends Thread {
    ......
    Looper mLooper;
    ......   
}

也就是启动一个带Looper的线程，然后用Looper不停的读取MessageQueue中的消息，然后做分发处理。是不是非常简单？