Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系
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Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系
厚德 发表于3年前
Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系
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转载请标明出处:http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/38377229 ,本文出自【张鸿洋的博客】

很多人面试肯定都被问到过,请问Android中的Looper , Handler , Message有什么关系?本篇博客目的首先为大家从源码角度介绍3者关系,然后给出一个容易记忆的结论。

1、 概述

Handler 、 Looper 、Message 这三者都与Android异步消息处理线程相关的概念。那么什么叫异步消息处理线程呢?
异步消息处理线程启动后会进入一个无限的循环体之中,每循环一次,从其内部的消息队列中取出一个消息,然后回调相应的消息处理函数,执行完成一个消息后则继续循环。若消息队列为空,线程则会阻塞等待。

说了这一堆,那么和Handler 、 Looper 、Message有啥关系?其实Looper负责的就是创建一个MessageQueue,然后进入一个无限循环体不断从该MessageQueue中读取消息,而消息的创建者就是一个或多个Handler 。

2、 源码解析

1、Looper

对于Looper主要是prepare()和loop()两个方法。
首先看prepare()方法

public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(true));
}


sThreadLocal是一个ThreadLocal对象,可以在一个线程中存储变量。可以看到,在第5行,将一个Looper的实例放入了ThreadLocal,并且2-4行判断了sThreadLocal是否为null,否则抛出异常。这也就说明了Looper.prepare()方法不能被调用两次,同时也保证了一个线程中只有一个Looper实例~相信有些哥们一定遇到这个错误。
下面看Looper的构造方法:

private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
}

在构造方法中,创建了一个MessageQueue(消息队列)。
然后我们看loop()方法:

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
        // and keep track of what that identity token actually is.
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

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

            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            msg.target.dispatchMessage(msg);

            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }

            // Make sure that during the course of dispatching the
            // identity of the thread wasn't corrupted.
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
            if (ident != newIdent) {
                Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
                        + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
                        + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
                        + msg.target.getClass().getName() + " "
                        + msg.callback + " what=" + msg.what);
            }

            msg.recycle();
        }
}


第2行:
public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
方法直接返回了sThreadLocal存储的Looper实例,如果me为null则抛出异常,也就是说looper方法必须在prepare方法之后运行。
第6行:拿到该looper实例中的mQueue(消息队列)
13到45行:就进入了我们所说的无限循环。
14行:取出一条消息,如果没有消息则阻塞。
27行:使用调用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交给msg的target的dispatchMessage方法去处理。Msg的target是什么呢?其实就是handler对象,下面会进行分析。
44行:释放消息占据的资源。

Looper主要作用:
1、 与当前线程绑定,保证一个线程只会有一个Looper实例,同时一个Looper实例也只有一个MessageQueue。
2、 loop()方法,不断从MessageQueue中去取消息,交给消息的target属性的dispatchMessage去处理。
好了,我们的异步消息处理线程已经有了消息队列(MessageQueue),也有了在无限循环体中取出消息的哥们,现在缺的就是发送消息的对象了,于是乎:Handler登场了。

2、Handler

使用Handler之前,我们都是初始化一个实例,比如用于更新UI线程,我们会在声明的时候直接初始化,或者在onCreate中初始化Handler实例。所以我们首先看Handler的构造方法,看其如何与MessageQueue联系上的,它在子线程中发送的消息(一般发送消息都在非UI线程)怎么发送到MessageQueue中的。

public Handler() {
        this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class<? extends Handler> klass = getClass();
            if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                    (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
                Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                    klass.getCanonicalName());
            }
        }

        mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }


14行:通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例,然后在19行又获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue(消息队列),这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。

然后看我们最常用的sendMessage方法

public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }


public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }


public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }


public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }


辗转反则最后调用了sendMessageAtTime,在此方法内部有直接获取MessageQueue然后调用了enqueueMessage方法,我们再来看看此方法:

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


enqueueMessage中首先为meg.target赋值为this,【如果大家还记得Looper的loop方法会取出每个msg然后交给msg,target.dispatchMessage(msg)去处理消息】,也就是把当前的handler作为msg的target属性。最终会调用queue的enqueueMessage的方法,也就是说handler发出的消息,最终会保存到消息队列中去。


现在已经很清楚了Looper会调用prepare()和loop()方法,在当前执行的线程中保存一个Looper实例,这个实例会保存一个MessageQueue对象,然后当前线程进入一个无限循环中去,不断从MessageQueue中读取Handler发来的消息。然后再回调创建这个消息的handler中的dispathMessage方法,下面我们赶快去看一看这个方法:

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }


可以看到,第10行,调用了handleMessage方法,下面我们去看这个方法:

/**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }

可以看到这是一个空方法,为什么呢,因为消息的最终回调是由我们控制的,我们在创建handler的时候都是复写handleMessage方法,然后根据msg.what进行消息处理。

例如:

private Handler mHandler = new Handler()
	{
		public void handleMessage(android.os.Message msg)
		{
			switch (msg.what)
			{
			case value:
				
				break;

			default:
				break;
			}
		};
	};


到此,这个流程已经解释完毕,让我们首先总结一下

1、首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例,然后该实例中保存一个MessageQueue对象;因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次,所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个。

2、Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环,不端从MessageQueue的实例中读取消息,然后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。

3、Handler的构造方法,会首先得到当前线程中保存的Looper实例,进而与Looper实例中的MessageQueue想关联。

4、Handler的sendMessage方法,会给msg的target赋值为handler自身,然后加入MessageQueue中。

5、在构造Handler实例时,我们会重写handleMessage方法,也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最终调用的方法。

好了,总结完成,大家可能还会问,那么在Activity中,我们并没有显示的调用Looper.prepare()和Looper.loop()方法,为啥Handler可以成功创建呢,这是因为在Activity的启动代码中,已经在当前UI线程调用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

3、Handler post

今天有人问我,你说Handler的post方法创建的线程和UI线程有什么关系?

其实这个问题也是出现这篇博客的原因之一;这里需要说明,有时候为了方便,我们会直接写如下代码:

mHandler.post(new Runnable()
		{
			@Override
			public void run()
			{
				Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());
				mTxt.setText("yoxi");
			}
		});


然后run方法中可以写更新UI的代码,其实这个Runnable并没有创建什么线程,而是发送了一条消息,下面看源码:

public final boolean post(Runnable r)
    {
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }


可以看到,在getPostMessage中,得到了一个Message对象,然后将我们创建的Runable对象作为callback属性,赋值给了此message.

注:产生一个Message对象,可以new  ,也可以使用Message.obtain()方法;两者都可以,但是更建议使用obtain方法,因为Message内部维护了一个Message池用于Message的复用,避免使用new 重新分配内存。

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }


public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

最终和handler.sendMessage一样,调用了sendMessageAtTime,然后调用了enqueueMessage方法,给msg.target赋值为handler,最终加入MessagQueue.

可以看到,这里msg的callback和target都有值,那么会执行哪个呢?

其实上面已经贴过代码,就是dispatchMessage方法:

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

第2行,如果不为null,则执行callback回调,也就是我们的Runnable对象。

好了,关于Looper , Handler , Message 这三者关系上面已经叙述的非常清楚了。

最后来张图解:


希望图片可以更好的帮助大家的记忆~~

4、后话

其实Handler不仅可以更新UI,你完全可以在一个子线程中去创建一个Handler,然后使用这个handler实例在任何其他线程中发送消息,最终处理消息的代码都会在你创建Handler实例的线程中运行。

new Thread()
		{
			private Handler handler;
			public void run()
			{

				Looper.prepare();
				
				handler = new Handler()
				{
					public void handleMessage(android.os.Message msg)
					{
						Log.e("TAG",Thread.currentThread().getName());
					};
				};                               Looper.loop();                                                                                                                              }


Android不仅给我们提供了异步消息处理机制让我们更好的完成UI的更新,其实也为我们提供了异步消息处理机制代码的参考~~不仅能够知道原理,最好还可以将此设计用到其他的非Android项目中去~~

最新补充:

关于后记,有兄弟联系我说,到底可以在哪使用,见博客:Android Handler 异步消息处理机制的妙用 创建强大的图片加载类

补充:

首先Message是分2种类型的,一种的DataMessage,也就是Message对象;另一种是CallbackMessage,就是Runnable对象,但是MessageQueue中只支持DataMessage,再插入到MessageQueue的时候,会把Runnable对象封装到一个Message对象中。
其次,MessageQueue是有一个排序规则的,每一个Message对象都有一个timestamp对象,就是根据这个timestamp对象来实现Message的排序,但是具体分发的时候,还要看前一个task的执行情况,这里需要讲的再细致一些。比如说延迟插入一个Message,这个Message是如何被延迟执行的。
还有,Handler的两种初始化方式,handleMessage的拦截问题。MessageQuene在没有Message可以分发的时候,可以去处理一些其他task,这里有一个IdleHandler的概念。
我认为,Messge对象的插入和分发,这里比较关键,希望楼主把这些加上,就会让大家更“深入”地了解Android异步消息处理了。


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厚德
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