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

在这里插入图片描述

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 <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。
在这里插入图片描述

搞个c++版本Handler来理解Android的Handler机制