(转)android的消息处理机制（图+源码分析）——Looper,Handler,Message
2012-08-16 18:47 ...平..淡... 阅读(281) 评论(0) 编辑 收藏 举报挺用心的，也挺不错的，转载过来：
作为一个大三的预备程序员，我学习android的一大乐趣是可以通过源码学习google大牛们的设计思想。android源码中包含了大量的设计模式，除此以外，android sdk还精心为我们设计了各种helper类，对于和我一样渴望水平得到进阶的人来说，都太值得一读了。这不，前几天为了了解android的消息处理机制，我看了Looper，Handler，Message这几个类的源码，结果又一次被googler的设计震撼了，特与大家分享。
android的消息处理有三个核心类：Looper,Handler和Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MQ被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此我没将其作为核心类。下面一一介绍：
线程的魔法师 Looper
Looper的字面意思是“循环者”，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单：
1 public class LooperThread extends Thread { 2 @Override 3 public void run() { 4 // 将当前线程初始化为Looper线程 5 Looper.prepare(); 6 7 // ...其他处理，如实例化handler 8 9 // 开始循环处理消息队列 10 Looper.loop(); 11 } 12 }
通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！！！是不是很神奇？让我们放慢镜头，看看这两行代码各自做了什么。
1)Looper.prepare()
通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？咱们来看源码。
1 public class Looper { 2 // 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象 3 private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); 4 // Looper内的消息队列 5 final MessageQueue mQueue; 6 // 当前线程 7 Thread mThread; 8 // 。。。其他属性 9 10 // 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程 11 private Looper() { 12 mQueue = new MessageQueue(); 13 mRun = true; 14 mThread = Thread.currentThread(); 15 } 16 17 // 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象 18 public static final void prepare() { 19 if (sThreadLocal.get() != null) { 20 // 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常 21 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 22 } 23 sThreadLocal.set(new Looper()); 24 } 25 // 其他方法 26 }
通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。如果你还不清楚什么是ThreadLocal，请参考《理解ThreadLocal》。
2）Looper.loop()
调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：
1 public static final void loop() { 2 Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper 3 MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ 4 5 // 这两行没看懂= = 不过不影响理解 6 Binder.clearCallingIdentity(); 7 final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); 8 // 开始循环 9 while (true) { 10 Message msg = queue.next(); // 取出message 11 if (msg != null) { 12 if (msg.target == null) { 13 // message没有target为结束信号，退出循环 14 return; 15 } 16 // 日志。。。 17 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( 18 ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " 19 + msg.callback + ": " + msg.what 20 ); 21 // 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler 22 msg.target.dispatchMessage(msg); 23 // 还是日志。。。 24 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( 25 "<<<<< Finished to " + msg.target + " " 26 + msg.callback); 27 28 // 下面没看懂，同样不影响理解 29 final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 30 if (ident != newIdent) { 31 Log.wtf("Looper", "Thread identity changed from 0x" 32 + Long.toHexString(ident) + " to 0x" 33 + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " 34 + msg.target.getClass().getName() + " " 35 + msg.callback + " what=" + msg.what); 36 } 37 // 回收message资源 38 msg.recycle(); 39 } 40 } 41 }
除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如
Looper.myLooper()得到当前线程looper对象：
1 public static final Looper myLooper() { 2 // 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper 3 return (Looper)sThreadLocal.get(); 4 }
getThread()得到looper对象所属线程：
1 public Thread getThread() { 2 return mThread; 3 }
quit()方法结束looper循环：
1 public void quit() { 2 // 创建一个空的message，它的target为NULL，表示结束循环消息 3 Message msg = Message.obtain(); 4 // 发出消息 5 mQueue.enqueueMessage(msg, 0); 6 }
到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：
1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal
2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行
3.Looper使一个线程变成Looper线程。
那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面有请Handler！（掌声~~~）
异步处理大师 Handler
什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的。默认的构造方法：
1 public class handler { 2 3 final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ 4 final Looper mLooper; // 关联的looper 5 final Callback mCallback; 6 // 其他属性 7 8 public Handler() { 9 // 没看懂，直接略过，，， 10 if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) { 11 final Class<? extends Handler> klass = getClass(); 12 if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) && 13 (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) { 14 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " + 15 klass.getCanonicalName()); 16 } 17 } 18 // 默认将关联当前线程的looper 19 mLooper = Looper.myLooper(); 20 // looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用 21 if (mLooper == null) { 22 throw new RuntimeException( 23 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 24 } 25 // 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上 26 mQueue = mLooper.mQueue; 27 mCallback = null; 28 } 29 30 // 其他方法 31 }
下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：
1 public class LooperThread extends Thread { 2 private Handler handler1; 3 private Handler handler2; 4 5 @Override 6 public void run() { 7 // 将当前线程初始化为Looper线程 8 Looper.prepare(); 9 10 // 实例化两个handler 11 handler1 = new Handler(); 12 handler2 = new Handler(); 13 14 // 开始循环处理消息队列 15 Looper.loop(); 16 } 17 }
加入handler后的效果如下图：
可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！
Handler发送消息
有了handler之后，我们就可以使用 post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int), sendMessage(Message),sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：
1 // 此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象，它的run方法将在handler关联的looper线程中执行 2 public final boolean post(Runnable r) 3 { 4 // 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message 5 return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 6 } 7 8 private final Message getPostMessage(Runnable r) { 9 Message m = Message.obtain(); //得到空的message 10 m.callback = r; //将runnable设为message的callback， 11 return m; 12 } 13 14 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) 15 { 16 boolean sent = false; 17 MessageQueue queue = mQueue; 18 if (queue != null) { 19 msg.target = this; // message的target必须设为该handler！ 20 sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); 21 } 22 else { 23 RuntimeException e = new RuntimeException( 24 this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue"); 25 Log.w("Looper", e.getMessage(), e); 26 } 27 return sent; 28 }
其他方法就不罗列了，总之通过handler发出的message有如下特点：
1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码
msg.target.dispatchMessage(msg);
2.post发出的message，其callback为Runnable对象
Handler处理消息
说完了消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的，见源码
1 // 处理消息，该方法由looper调用 2 public void dispatchMessage(Message msg) { 3 if (msg.callback != null) { 4 // 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！ 5 handleCallback(msg); 6 } else { 7 // 如果handler本身设置了callback，则执行callback 8 if (mCallback != null) { 9 /* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。见http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */ 10 if (mCallback.handleMessage(msg)) { 11 return; 12 } 13 } 14 // 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage 15 handleMessage(msg); 16 } 17 } 18 19 // 处理runnable消息 20 private final void handleCallback(Message message) { 21 message.callback.run(); //直接调用run方法！ 22 } 23 // 由子类实现的钩子方法 24 public void handleMessage(Message msg) { 25 }
可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！
Handler的用处
我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：
1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。
2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。
这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)
下面给出sample代码，仅供参考：
1 public class TestDriverActivity extends Activity { 2 private TextView textview; 3 4 @Override 5 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 6 super.onCreate(savedInstanceState); 7 setContentView(R.layout.main); 8 textview = (TextView) findViewById(R.id.textview); 9 // 创建并启动工作线程 10 Thread workerThread = new Thread(new SampleTask(new MyHandler())); 11 workerThread.start(); 12 } 13 14 public void appendText(String msg) { 15 textview.setText(textview.getText() + "\n" + msg); 16 } 17 18 class MyHandler extends Handler { 19 @Override 20 public void handleMessage(Message msg) { 21 String result = msg.getData().getString("message"); 22 // 更新UI 23 appendText(result); 24 } 25 } 26 }
1 public class SampleTask implements Runnable { 2 private static final String TAG = SampleTask.class.getSimpleName(); 3 Handler handler; 4 5 public SampleTask(Handler handler) { 6 super(); 7 this.handler = handler; 8 } 9 10 @Override 11 public void run() { 12 try { // 模拟执行某项任务，下载等 13 Thread.sleep(5000); 14 // 任务完成后通知activity更新UI 15 Message msg = prepareMessage("task completed!"); 16 // message将被添加到主线程的MQ中 17 handler.sendMessage(msg); 18 } catch (InterruptedException e) { 19 Log.d(TAG, "interrupted!"); 20 } 21 22 } 23 24 private Message prepareMessage(String str) { 25 Message result = handler.obtainMessage(); 26 Bundle data = new Bundle(); 27 data.putString("message", str); 28 result.setData(data); 29 return result; 30 } 31 32 }
当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》
封装任务 Message
在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：
1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。
2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存
3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。
（完） PS：写了好久啊，觉得还不错的话给个推荐哦亲
