在 Python*中使用 OpenCV 详解Handler机制源码

1. Handler 机制简介 定义 一套 Android 消息传递机制 作用 在多线程的应用场景中，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到 UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理 示意图 为什么要用 Handler消息传递机制 答：多个线程并发更新UI的同时 保证线程安全。具体描述如下 示意图 总结 使用Handler的原因：将工作线程需操作UI的消息 传递 到主线程，使得主线程可根据工作线程的需求 更新UI，从而避免线程操作不安全的问题 2. 储备知识 在阅读Handler机制的源码分析前，请务必了解Handler的一些储备知识：相关概念、使用方式 & 工作原理 2.1 相关概念 关于 Handler 机制中的相关概念如下： 在下面的讲解中，我将直接使用英文名讲解，即 Handler、Message、Message Queue、Looper，希望大家先熟悉相关概念 示意图 2.2 使用方式 Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（） 下面的源码分析将依据使用步骤讲解 若还不了解，请务必阅读文章：Android：这是一份Handler消息传递机制 的使用教程 2.3 工作原理 理解Handler机制的工作原理，能很大程序帮助理解其源码 具体请看文章：Android Handler：图文解析 Handler通信机制 的工作原理 3. Handler机制的核心类 在源码分析前，先来了解Handler机制中的核心类 3.1 类说明 Handler机制 中有3个重要的类： 处理器 类（Handler） 消息队列 类（MessageQueue） 循环器 类（Looper） 3.2 类图 示意图 3.3 具体介绍 示意图 4. 源码分析 下面的源码分析将根据 Handler的使用步骤进行 Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（） 若还不了解，请务必阅读文章：Android：这是一份Handler消息传递机制 的使用教程 下面的源码分析将依据上述2种使用方式进行 方式1：使用 Handler.sendMessage（） 使用步骤 /** * 此处以 匿名内部类 的使用方式为例 */ // 步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象 private Handler mhandler = new Handler(){ // 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作 @Override public void handleMessage(Message msg) { ...// 需执行的UI操作 } }; // 步骤2：创建消息对象 Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象 msg.what = 1; // 消息标识 msg.obj = "AA"; // 消息内容存放 // 步骤3：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中 // 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable mHandler.sendMessage(msg); // 步骤4：开启工作线程（同时启动了Handler） // 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 源码分析 下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析 步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象 /** * 具体使用 */ private Handler mhandler = new Handler(){ // 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作 @Override public void handleMessage(Message msg) { ...// 需执行的UI操作 } }; /** * 源码分析：Handler的构造方法 * 作用：初始化Handler对象 & 绑定线程 * 注： * a. Handler需绑定 线程才能使用；绑定后，Handler的消息处理会在绑定的线程中执行 * b. 绑定方式 = 先指定Looper对象，从而绑定了 Looper对象所绑定的线程（因为Looper对象本已绑定了对应线程） * c. 即：指定了Handler对象的 Looper对象 = 绑定到了Looper对象所在的线程 */ public Handler() { this(null, false); // ->>分析1 } /** * 分析1：this(null, false) = Handler（null，false） */ public Handler(Callback callback, boolean async) { ...// 仅贴出关键代码 // 1. 指定Looper对象 mLooper = Looper.myLooper(); if (mLooper == null) { throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); } // Looper.myLooper()作用：获取当前线程的Looper对象；若线程无Looper对象则抛出异常 // 即 ：若线程中无创建Looper对象，则也无法创建Handler对象 // 故 若需在子线程中创建Handler对象，则需先创建Looper对象 // 注：可通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的Looper对象 // 2. 绑定消息队列对象（MessageQueue） mQueue = mLooper.mQueue; // 获取该Looper对象中保存的消息队列对象（MessageQueue） // 至此，保证了handler对象 关联上 Looper对象中MessageQueue } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 从上面可看出： 当创建Handler对象时，则通过 构造方法 自动关联当前线程的Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue），从而 自动绑定了 实现创建Handler对象操作的线程 那么，当前线程的Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue） 是什么时候创建的呢？ 在上述使用步骤中，并无 创建Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）这1步 步骤1前的隐式操作1：创建循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue） 步骤介绍 示意图 源码分析 /** * 源码分析1：Looper.prepare() * 作用：为当前线程（子线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue） * 注：需在子线程中手动调用该方法 */ public static final void prepare() { if (sThreadLocal.get() != null) { throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } // 1. 判断sThreadLocal是否为null，否则抛出异常 //即 Looper.prepare()方法不能被调用两次 = 1个线程中只能对应1个Looper实例 // 注：sThreadLocal = 1个ThreadLocal对象，用于存储线程的变量 sThreadLocal.set(new Looper(true)); // 2. 若为初次Looper.prepare()，则创建Looper对象 & 存放在ThreadLocal变量中 // 注：Looper对象是存放在Thread线程里的 // 源码分析Looper的构造方法->>分析a } /** * 分析a：Looper的构造方法 **/ private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); // 1. 创建1个消息队列对象（MessageQueue） // 即 当创建1个Looper实例时，会自动创建一个与之配对的消息队列对象（MessageQueue） mRun = true; mThread = Thread.currentThread(); } /** * 源码分析2：Looper.prepareMainLooper() * 作用：为 主线程（UI线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue） * 注：该方法在主线程（UI线程）创建时自动调用，即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成 */ // 在Android应用进程启动时，会默认创建1个主线程（ActivityThread，也叫UI线程） // 创建时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）方法 = 应用程序的入口 // main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象 /** * 源码分析：main（） **/ public static void main(String[] args) { ... // 仅贴出关键代码 Looper.prepareMainLooper(); // 1. 为主线程创建1个Looper对象，同时生成1个消息队列对象（MessageQueue） // 方法逻辑类似Looper.prepare() // 注：prepare()：为子线程中创建1个Looper对象 ActivityThread thread = new ActivityThread(); // 2. 创建主线程 Looper.loop(); // 3. 自动开启 消息循环 ->>下面将详细分析 } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 总结： 创建主线程时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）；而main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象，同时也会生成其对应的MessageQueue对象 即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成；而子线程的Looper对象则需手动通过Looper.prepare()创建 在子线程若不手动创建Looper对象 则无法生成Handler对象 根据Handler的作用（在主线程更新UI），故Handler实例的创建场景 主要在主线程 生成Looper & MessageQueue对象后，则会自动进入消息循环：Looper.loop（），即又是另外一个隐式操作。 步骤1前的隐式操作2：消息循环 此处主要分析的是Looper类中的loop（）方法 /** * 源码分析： Looper.loop() * 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler * 特别注意： * a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环 * b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（） */ public static void loop() { ...// 仅贴出关键代码 // 1. 获取当前Looper的消息队列 final Looper me = myLooper(); if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } // myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常 // 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例 final MessageQueue queue = me.mQueue; // 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue） // 2. 消息循环（通过for循环） for (;;) { // 2.1 从消息队列中取出消息 Message msg = queue.next(); if (msg == null) { return; } // next()：取出消息队列里的消息 // 若取出的消息为空，则线程阻塞 // ->> 分析1 // 2.2 派发消息到对应的Handler msg.target.dispatchMessage(msg); // 把消息Message派发给消息对象msg的target属性 // target属性实际是1个handler对象 // ->>分析2 // 3. 释放消息占据的资源 msg.recycle(); } } /** * 分析1：queue.next() * 定义：属于消息队列类（MessageQueue）中的方法 * 作用：出队消息，即从 消息队列中 移出该消息 */ Message next() { ...// 仅贴出关键代码 // 该参数用于确定消息队列中是否还有消息 // 从而决定消息队列应处于出队消息状态 or 等待状态 int nextPollTimeoutMillis = 0; for (;;) { if (nextPollTimeoutMillis != 0) { Binder.flushPendingCommands(); } // nativePollOnce方法在native层，若是nextPollTimeoutMillis为-1，此时消息队列处于等待状态　 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); synchronized (this) { final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; // 出队消息，即 从消息队列中取出消息：按创建Message对象的时间顺序 if (msg != null) { if (now < msg.when) { nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); } else { // 取出了消息 mBlocked = false; if (prevMsg != null) { prevMsg.next = msg.next; } else { mMessages = msg.next; } msg.next = null; if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg); msg.markInUse(); return msg; } } else { // 若 消息队列中已无消息，则将nextPollTimeoutMillis参数设为-1 // 下次循环时，消息队列则处于等待状态 nextPollTimeoutMillis = -1; } ...... } ..... } }// 回到分析原处 /** * 分析2：dispatchMessage(msg) * 定义：属于处理者类（Handler）中的方法 * 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作 */ public void dispatchMessage(Message msg) { // 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息 // 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（） // 上述结论会在讲解使用“post（Runnable r）”方式时讲解 if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } // 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的） // 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) ->> 分析3 handleMessage(msg); } } /** * 分析3：handleMessage(msg) * 注：该方法 = 空方法，在创建Handler实例时复写 = 自定义消息处理方式 **/ public void handleMessage(Message msg) { ... // 创建Handler实例时复写 } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 总结： 消息循环的操作 = 消息出队 + 分发给对应的Handler实例 分发给对应的Handler的过程：根据出队消息的归属者通过dispatchMessage(msg)进行分发，最终回调复写的handleMessage(Message msg)，从而实现 消息处理 的操作 特别注意：在进行消息分发时（dispatchMessage(msg)），会进行1次发送方式的判断： 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息，则直接回调Runnable对象里复写的run（） 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息，则回调复写的handleMessage(msg) 至此，关于步骤1的源码分析讲解完毕。总结如下 示意图 步骤2：创建消息对象 /** * 具体使用 */ Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象 msg.what = 1; // 消息标识 msg.obj = "AA"; // 消息内容存放 /** * 源码分析：Message.obtain() * 作用：创建消息对象 * 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain() */ public static Message obtain() { // Message内部维护了1个Message池，用于Message消息对象的复用 // 使用obtain（）则是直接从池内获取 synchronized (sPoolSync) { if (sPool != null) { Message m = sPool; sPool = m.next; m.next = null; m.flags = 0; // clear in-use flag sPoolSize--; return m; } // 建议：使用obtain（）”创建“消息对象，避免每次都使用new重新分配内存 } // 若池内无消息对象可复用，则还是用关键字new创建 return new Message(); } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 总结 示意图 步骤3：在工作线程中 发送消息到消息队列中 多线程的实现方式：AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable /** * 具体使用 */ mHandler.sendMessage(msg); /** * 源码分析：mHandler.sendMessage(msg) * 定义：属于处理器类（Handler）的方法 * 作用：将消息 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue） */ public final boolean sendMessage(Message msg) { return sendMessageDelayed(msg, 0); // ->>分析1 } /** * 分析1：sendMessageDelayed(msg, 0) **/ public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) { if (delayMillis < 0) { delayMillis = 0; } return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis); // ->> 分析2 } /** * 分析2：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis) **/ public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { // 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue） MessageQueue queue = mQueue; // 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3 return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); } /** * 分析3：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis) **/ private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { // 1. 将msg.target赋值为this // 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性 msg.target = this; // 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息 // 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例 // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（） // 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列->>分析4 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）; } /** * 分析4：queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis） * 定义：属于消息队列类（MessageQueue）的方法 * 作用：入队，即 将消息 根据时间 放入到消息队列中（Message ->> MessageQueue） * 采用单链表实现：提高插入消息、删除消息的效率 */ boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { ...// 仅贴出关键代码 synchronized (this) { msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages; boolean needWake; // 判断消息队列里有无消息 // a. 若无，则将当前插入的消息 作为队头 & 若此时消息队列处于等待状态，则唤醒 if (p == null || when == 0 || when < p.when) { msg.next = p; mMessages = msg; needWake = mBlocked; } else { needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous(); Message prev; // b. 判断消息队列里有消息，则根据 消息（Message）创建的时间 插入到队列中 for (;;) { prev = p; p = p.next; if (p == null || when < p.when) { break; } if (needWake && p.isAsynchronous()) { needWake = false; } } msg.next = p; prev.next = msg; } if (needWake) { nativeWake(mPtr); } } return true; } // 之后，随着Looper对象的无限消息循环 // 不断从消息队列中取出Handler发送的消息 & 分发到对应Handler // 最终回调Handler.handleMessage()处理消息 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 总结 Handler发送消息的本质 = 为该消息定义target属性（即本身实例对象） & 将消息入队到绑定线程的消息队列中。具体如下： 示意图 至此，关于使用 Handler.sendMessage（）的源码解析完毕 总结 根据操作步骤的源码分析总结 示意图 工作流程总结 下面，将顺着文章：工作流程再理一次 示意图 示意图