Android 异步消息处理机制 深入理解 Looper、Handler、Message、MessageQueue四者关系

相信很多人同学面试肯定都被问到过,请问Android中的Looper , Handler , Message,MessageQueue有什么关系?本文目的首先为大家从源码角度介绍4者关系,然后给出一个容易记忆的结论。

1、概述

Handler 、 Looper 、Message、MessageQueue 这四者都与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() {  
    //sThreadLocal是一个ThreadLocal对象,可以在一个线程中存储变量
    //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
    if (sThreadLocal.get() != null) {  
       throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");  
    }
    //将一个Looper的实例放入了ThreadLocal  
    sThreadLocal.set(new Looper(true));  
}  

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.");  
    } 
    //拿到该looper实例中的mQueue(消息队列) 
    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();  
    //进入了我们所说的无限循环
        for (;;) {
           //取出一条消息,如果没有消息则阻塞  
           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);  
           }  
           //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
           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);  
           }   
           //释放消息占据的资源
           msg.recycle();  
      }  
}  

接下来我们看下myLooper() 方法

public static Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

此方法直接返回了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。

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。

3、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 leaksmight 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;  
}  

通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例,然后又获取了这个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,上面调用了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:  
           //do something       
           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。

4、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~~

5、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();                                                                              
}            

写到最后

以前害怕去看android源码,还有就是觉得看着无趣。那是因为没找到方法,现在根据大神们的源码分析去看,感觉还是蛮有趣的耶。本文就是根据csdn博客大神张鸿洋的源码分析写的。其实也就改了一点点啦。。。
原文地址:
【张鸿洋的博客】
http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/38377229

评论

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