android的消息處理機(jī)制(圖文+源碼分析)—Looper/Handler/Message

更新時(shí)間：2013年01月24日 09:47:38 作者：

這篇文章寫的非常好，深入淺出;android的消息處理機(jī)制（圖+源碼分析）—Looper,Handler,Message是一位大三學(xué)生自己剖析的心得,感興趣的朋友可以了解下哦，希望對(duì)你有所幫助

這篇文章寫的非常好，深入淺出，關(guān)鍵還是一位大三學(xué)生自己剖析的心得。這是我喜歡此文的原因。下面請(qǐng)看正文：

作為一個(gè)大三的預(yù)備程序員，我學(xué)習(xí)android的一大樂趣是可以通過源碼學(xué)習(xí)google大牛們的設(shè)計(jì)思想。android源碼中包含了大量的設(shè) 計(jì)模式，除此以外，android sdk還精心為我們?cè)O(shè)計(jì)了各種helper類，對(duì)于和我一樣渴望水平得到進(jìn)階的人來說，都太值得一讀了。這不，前幾天為了了解android的消息處理機(jī) 制，我看了Looper，Handler，Message這幾個(gè)類的源碼，結(jié)果又一次被googler的設(shè)計(jì)震撼了，特與大家分享。

android的消息處理有三個(gè)核心類：Looper,Handler和Message。其實(shí)還有一個(gè)Message Queue（消息隊(duì)列），但是MQ被封裝到Looper里面了，我們不會(huì)直接與MQ打交道，因此我沒將其作為核心類。下面一一介紹：

線程的魔法師 Looper

Looper的字面意思是“循環(huán)者”，它被設(shè)計(jì)用來使一個(gè)普通線程變成Looper線程。所謂Looper線程就是循環(huán)工作的線程。在程序開發(fā)中（尤其是GUI開發(fā)中），我們經(jīng)常會(huì)需要一個(gè)線程不斷循環(huán)，一旦有新任務(wù)則執(zhí)行，執(zhí)行完繼續(xù)等待下一個(gè)任務(wù)，這就是Looper線程。使用Looper類創(chuàng)建Looper線程很簡(jiǎn)單：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicclass LooperThread extends Thread { 
@Override 
publicvoid run() { 
// 將當(dāng)前線程初始化為L(zhǎng)ooper線程 
Looper.prepare(); 

// ...其他處理，如實(shí)例化handler 

// 開始循環(huán)處理消息隊(duì)列 
Looper.loop(); 
} 
} 

通過上面兩行核心代碼，你的線程就升級(jí)為L(zhǎng)ooper線程了?。?！是不是很神奇？讓我們放慢鏡頭，看看這兩行代碼各自做了什么。

1)Looper.prepare()

通過上圖可以看到，現(xiàn)在你的線程中有一個(gè)Looper對(duì)象，它的內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)消息隊(duì)列MQ。注意，一個(gè)Thread只能有一個(gè)Looper對(duì)象，為什么呢？咱們來看源碼。

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicclass Looper { 
// 每個(gè)線程中的Looper對(duì)象其實(shí)是一個(gè)ThreadLocal，即線程本地存儲(chǔ)(TLS)對(duì)象 
privatestaticfinal ThreadLocal sThreadLocal =new ThreadLocal(); 
// Looper內(nèi)的消息隊(duì)列 
final MessageQueue mQueue; 
// 當(dāng)前線程 
Thread mThread; 
// 。。。其他屬性 

// 每個(gè)Looper對(duì)象中有它的消息隊(duì)列，和它所屬的線程 
private Looper() { 
mQueue =new MessageQueue(); 
mRun =true; 
mThread = Thread.currentThread(); 
} 

// 我們調(diào)用該方法會(huì)在調(diào)用線程的TLS中創(chuàng)建Looper對(duì)象 
publicstaticfinalvoid prepare() { 
if (sThreadLocal.get() !=null) { 
// 試圖在有Looper的線程中再次創(chuàng)建Looper將拋出異常 
thrownew RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 
} 
sThreadLocal.set(new Looper()); 
} 
// 其他方法 
} 

通過源碼，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是將looper對(duì)象定義為ThreadLocal。如果你還不清楚什么是ThreadLocal，請(qǐng)參考《理解ThreadLocal》。

2）Looper.loop()

調(diào)用loop方法后，Looper線程就開始真正工作了，它不斷從自己的MQ中取出隊(duì)頭的消息(也叫任務(wù))執(zhí)行。其源碼分析如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicstaticfinalvoid loop() { 
Looper me = myLooper(); //得到當(dāng)前線程Looper 
MessageQueue queue = me.mQueue; //得到當(dāng)前l(fā)ooper的MQ 

// 這兩行沒看懂= = 不過不影響理解 
Binder.clearCallingIdentity(); 
finallong ident = Binder.clearCallingIdentity(); 
// 開始循環(huán) 
while (true) { 
Message msg = queue.next(); // 取出message 
if (msg !=null) { 
if (msg.target ==null) { 
// message沒有target為結(jié)束信號(hào)，退出循環(huán) 
return; 
} 
// 日志。。。 
if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( 
">>>>> Dispatching to "+ msg.target +"" 
+ msg.callback +": "+ msg.what 
); 
// 非常重要！將真正的處理工作交給message的target，即后面要講的handler 
msg.target.dispatchMessage(msg); 
// 還是日志。。。 
if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( 
"<<<<< Finished to "+ msg.target +"" 
+ msg.callback); 

// 下面沒看懂，同樣不影響理解 
finallong newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 
if (ident != newIdent) { 
Log.wtf("Looper", "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); 
} 
// 回收message資源 
msg.recycle(); 
} 
} 
} 

除了prepare()和loop()方法，Looper類還提供了一些有用的方法，比如

Looper.myLooper()得到當(dāng)前線程looper對(duì)象：

復(fù)制代碼代碼如下:

publicstaticfinal Looper myLooper() { // 在任意線程調(diào)用Looper.myLooper()返回的都是那個(gè)線程的looperreturn (Looper)sThreadLocal.get(); }

getThread()得到looper對(duì)象所屬線程：

復(fù)制代碼代碼如下:

public Thread getThread() { return mThread; }

quit()方法結(jié)束looper循環(huán)：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicvoid quit() { 
// 創(chuàng)建一個(gè)空的message，它的target為NULL，表示結(jié)束循環(huán)消息 
Message msg = Message.obtain(); 
// 發(fā)出消息 
mQueue.enqueueMessage(msg, 0); 
} 

到此為止，你應(yīng)該對(duì)Looper有了基本的了解，總結(jié)幾點(diǎn)：

1.每個(gè)線程有且最多只能有一個(gè)Looper對(duì)象，它是一個(gè)ThreadLocal

2.Looper內(nèi)部有一個(gè)消息隊(duì)列，loop()方法調(diào)用后線程開始不斷從隊(duì)列中取出消息執(zhí)行

3.Looper使一個(gè)線程變成Looper線程。

那么，我們?nèi)绾瓮鵐Q上添加消息呢？下面有請(qǐng)Handler！（掌聲~~~）

異步處理大師 Handler

什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和處理消息的角色（只處理由自己發(fā)出的消息），即通知MQ它要執(zhí)行一個(gè)任務(wù)(sendMessage)，并在loop到自己的時(shí)候執(zhí)行該任務(wù)(handleMessage)，整個(gè)過程是異步的。handler創(chuàng)建時(shí)會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè)looper，默認(rèn)的構(gòu)造方法將關(guān)聯(lián)當(dāng)前線程的looper，不過這也是可以set的。默認(rèn)的構(gòu)造方法：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicclass handler { 

final MessageQueue mQueue; // 關(guān)聯(lián)的MQ 
final Looper mLooper; // 關(guān)聯(lián)的looper 
final Callback mCallback; 
// 其他屬性 

public Handler() { 
// 沒看懂，直接略過，，， 
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()); 
} 
} 
// 默認(rèn)將關(guān)聯(lián)當(dāng)前線程的looper 
mLooper = Looper.myLooper(); 
// looper不能為空，即該默認(rèn)的構(gòu)造方法只能在looper線程中使用 
if (mLooper ==null) { 
thrownew RuntimeException( 
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 
} 
// 重要?。?！直接把關(guān)聯(lián)looper的MQ作為自己的MQ，因此它的消息將發(fā)送到關(guān)聯(lián)looper的MQ上 
mQueue = mLooper.mQueue; 
mCallback =null; 
} 

// 其他方法 
} 

下面我們就可以為之前的LooperThread類加入Handler：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicclass LooperThread extends Thread { 
private Handler handler1; 
private Handler handler2; 

@Override 
publicvoid run() { 
// 將當(dāng)前線程初始化為L(zhǎng)ooper線程 
Looper.prepare(); 

// 實(shí)例化兩個(gè)handler 
handler1 =new Handler(); 
handler2 =new Handler(); 

// 開始循環(huán)處理消息隊(duì)列 
Looper.loop(); 
} 
} 

加入handler后的效果如下圖：

可以看到，一個(gè)線程可以有多個(gè)Handler，但是只能有一個(gè)Looper！

Handler發(fā)送消息

有了handler之后，我們就可以使用 post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int), sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)這些方法向MQ上發(fā)送消息了。光看這些API你可能會(huì)覺得handler能發(fā)兩種消息，一種是Runnable對(duì)象，一種是message對(duì)象，這是直觀的理解，但其實(shí)post發(fā)出的Runnable對(duì)象最后都被封裝成message對(duì)象了，見源碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
// 此方法用于向關(guān)聯(lián)的MQ上發(fā)送Runnable對(duì)象，它的run方法將在handler關(guān)聯(lián)的looper線程中執(zhí)行 
publicfinalboolean post(Runnable r) 
{ 
// 注意getPostMessage(r)將runnable封裝成message 
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 
} 

privatefinal Message getPostMessage(Runnable r) { 
Message m = Message.obtain(); //得到空的message 
m.callback = r; //將runnable設(shè)為message的callback， 
return m; 
} 

publicboolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) 
{ 
boolean sent =false; 
MessageQueue queue = mQueue; 
if (queue !=null) { 
msg.target =this; // message的target必須設(shè)為該handler！ 
sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); 
} 
else { 
RuntimeException e =new RuntimeException( 
this+" sendMessageAtTime() called with no mQueue"); 
Log.w("Looper", e.getMessage(), e); 
} 
return sent; 
} 

其他方法就不羅列了，總之通過handler發(fā)出的message有如下特點(diǎn)：

1.message.target為該handler對(duì)象，這確保了looper執(zhí)行到該message時(shí)能找到處理它的handler，即loop()方法中的關(guān)鍵代碼

復(fù)制代碼代碼如下:

msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post發(fā)出的message，其callback為Runnable對(duì)象

Handler處理消息

說完了消息的發(fā)送，再來看下handler如何處理消息。消息的處理是通過核心方法dispatchMessage(Message msg)與鉤子方法handleMessage(Message msg)完成的，見源碼

復(fù)制代碼代碼如下:

 
// 處理消息，該方法由looper調(diào)用 
publicvoid dispatchMessage(Message msg) { 
if (msg.callback !=null) { 
// 如果message設(shè)置了callback，即runnable消息，處理callback！ 
handleCallback(msg); 
} else { 
// 如果handler本身設(shè)置了callback，則執(zhí)行callback 
if (mCallback !=null) { 
/* 這種方法允許讓activity等來實(shí)現(xiàn)Handler.Callback接口，避免了自己編寫handler重寫handleMessage方法。見http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */ 
if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
return; 
} 
} 
// 如果message沒有callback，則調(diào)用handler的鉤子方法handleMessage 
handleMessage(msg); 
} 
} 

// 處理runnable消息 
privatefinalvoid handleCallback(Message message) { 
message.callback.run(); //直接調(diào)用run方法！ 
} 
// 由子類實(shí)現(xiàn)的鉤子方法 
publicvoid handleMessage(Message msg) { 
} 

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable對(duì)象的run方法由開發(fā)者實(shí)現(xiàn)外（實(shí)現(xiàn)具體邏輯），handler的內(nèi)部工作機(jī)制對(duì)開發(fā)者是透明的。這正是handler API設(shè)計(jì)的精妙之處！

Handler的用處

我在小標(biāo)題中將handler描述為“異步處理大師”，這歸功于Handler擁有下面兩個(gè)重要的特點(diǎn)：

1.handler可以在任意線程發(fā)送消息，這些消息會(huì)被添加到關(guān)聯(lián)的MQ上。

2.handler是在它關(guān)聯(lián)的looper線程中處理消息的。

這就解決了android最經(jīng)典的不能在其他非主線程中更新UI的問題。android的主線程也是一個(gè)looper線程(looper 在android中運(yùn)用很廣)，我們?cè)谄渲袆?chuàng)建的handler默認(rèn)將關(guān)聯(lián)主線程MQ。因此，利用handler的一個(gè)solution就是在 activity中創(chuàng)建handler并將其引用傳遞給worker thread，worker thread執(zhí)行完任務(wù)后使用handler發(fā)送消息通知activity更新UI。(過程如圖)

下面給出sample代碼，僅供參考：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicclass TestDriverActivity extends Activity { 
private TextView textview; 

@Override 
protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.main); 
textview = (TextView) findViewById(R.id.textview); 
// 創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線程 
Thread workerThread =new Thread(new SampleTask(new MyHandler())); 
workerThread.start(); 
} 

publicvoid appendText(String msg) { 
textview.setText(textview.getText() +"\n"+ msg); 
} 

class MyHandler extends Handler { 
@Override 
publicvoid handleMessage(Message msg) { 
String result = msg.getData().getString("message"); 
// 更新UI 
appendText(result); 
} 
} 
} 

復(fù)制代碼代碼如下:

 
publicclass SampleTask implements Runnable { 
privatestaticfinal String TAG = SampleTask.class.getSimpleName(); 
Handler handler; 

public SampleTask(Handler handler) { 
super(); 
this.handler = handler; 
} 

@Override 
publicvoid run() { 
try { // 模擬執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)，下載等 
Thread.sleep(5000); 
// 任務(wù)完成后通知activity更新UI 
Message msg = prepareMessage("task completed!"); 
// message將被添加到主線程的MQ中 
handler.sendMessage(msg); 
} catch (InterruptedException e) { 
Log.d(TAG, "interrupted!"); 
} 

} 

private Message prepareMessage(String str) { 
Message result = handler.obtainMessage(); 
Bundle data =new Bundle(); 
data.putString("message", str); 
result.setData(data); 
return result; 
} 

} 

當(dāng)然，handler能做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅如此，由于它能post Runnable對(duì)象，它還能與Looper配合實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的Pipeline Thread(流水線線程)模式。請(qǐng)參考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》

封裝任務(wù) Message

在整個(gè)消息處理機(jī)制中，message又叫task，封裝了任務(wù)攜帶的信息和處理該任務(wù)的handler。message的用法比較簡(jiǎn)單，這里不做總結(jié)了。但是有這么幾點(diǎn)需要注意（待補(bǔ)充）：

1.盡管Message有public的默認(rèn)構(gòu)造方法，但是你應(yīng)該通過Message.obtain()來從消息池中獲得空消息對(duì)象，以節(jié)省資源。

2.如果你的message只需要攜帶簡(jiǎn)單的int信息，請(qǐng)優(yōu)先使用Message.arg1和Message.arg2來傳遞信息，這比用Bundle更省內(nèi)存

3.擅用message.what來標(biāo)識(shí)信息，以便用不同方式處理message。

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