Android 異步消息處理機制讓你深入理解 Looper、Handler、Message三者關係

原創

2018-08-24 22:57

轉載請標明出處：http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/38377229 ，本文出自【張鴻洋的博客】

很多人面試肯定都被問到過，請問Android中的Looper , Handler , Message有什麼關係？本篇博客目的首先爲大家從源碼角度介紹3者關係，然後給出一個容易記憶的結論。

1、概述

Handler 、 Looper 、Message 這三者都與Android異步消息處理線程相關的概念。那麼什麼叫異步消息處理線程呢？
異步消息處理線程啓動後會進入一個無限的循環體之中，每循環一次，從其內部的消息隊列中取出一個消息，然後回調相應的消息處理函數，執行完成一個消息後則繼續循環。若消息隊列爲空，線程則會阻塞等待。

說了這一堆，那麼和Handler 、 Looper 、Message有啥關係？其實Looper負責的就是創建一個MessageQueue，然後進入一個無限循環體不斷從該MessageQueue中讀取消息，而消息的創建者就是一個或多個Handler 。

2、源碼解析

1、Looper

對於Looper主要是prepare()和loop()兩個方法。
首先看prepare()方法

[java] view plain copy

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));
}

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是一個ThreadLocal對象，可以在一個線程中存儲變量。可以看到，在第5行，將一個Looper的實例放入了ThreadLocal，並且2-4行判斷了sThreadLocal是否爲null，否則拋出異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被調用兩次，同時也保證了一個線程中只有一個Looper實例~相信有些哥們一定遇到這個錯誤。
下面看Looper的構造方法：

[java] view plain copy

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

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

在構造方法中，創建了一個MessageQueue（消息隊列）。
然後我們看loop()方法：

[java] view plain copy

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();
}
}

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存儲的Looper實例，如果me爲null則拋出異常，也就是說looper方法必須在prepare方法之後運行。
第6行：拿到該looper實例中的mQueue（消息隊列）
13到45行：就進入了我們所說的無限循環。
14行：取出一條消息，如果沒有消息則阻塞。
27行：使用調用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交給msg的target的dispatchMessage方法去處理。Msg的target是什麼呢？其實就是handler對象，下面會進行分析。
44行：釋放消息佔據的資源。

Looper主要作用：
1、與當前線程綁定，保證一個線程只會有一個Looper實例，同時一個Looper實例也只有一個MessageQueue。
2、 loop()方法，不斷從MessageQueue中去取消息，交給消息的target屬性的dispatchMessage去處理。
好了，我們的異步消息處理線程已經有了消息隊列（MessageQueue），也有了在無限循環體中取出消息的哥們，現在缺的就是發送消息的對象了，於是乎：Handler登場了。

2、Handler

使用Handler之前，我們都是初始化一個實例，比如用於更新UI線程，我們會在聲明的時候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler實例。所以我們首先看Handler的構造方法，看其如何與MessageQueue聯繫上的，它在子線程中發送的消息（一般發送消息都在非UI線程）怎麼發送到MessageQueue中的。

[java] view plain copy

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;
}

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：通過Looper.myLooper()獲取了當前線程保存的Looper實例，然後在19行又獲取了這個Looper實例中保存的MessageQueue（消息隊列），這樣就保證了handler的實例與我們Looper實例中MessageQueue關聯上了。

然後看我們最常用的sendMessage方法

[java] view plain copy

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

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

[java] view plain copy

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

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

[java] view plain copy

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

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

[java] view plain copy

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);
}

 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);
    }

輾轉反則最後調用了sendMessageAtTime，在此方法內部有直接獲取MessageQueue然後調用了enqueueMessage方法，我們再來看看此方法：

[java] view plain copy

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

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

enqueueMessage中首先爲meg.target賦值爲this，【如果大家還記得Looper的loop方法會取出每個msg然後交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理消息】，也就是把當前的handler作爲msg的target屬性。最終會調用queue的enqueueMessage的方法，也就是說handler發出的消息，最終會保存到消息隊列中去。

現在已經很清楚了Looper會調用prepare()和loop()方法，在當前執行的線程中保存一個Looper實例，這個實例會保存一個MessageQueue對象，然後當前線程進入一個無限循環中去，不斷從MessageQueue中讀取Handler發來的消息。然後再回調創建這個消息的handler中的dispathMessage方法，下面我們趕快去看一看這個方法：

[java] view plain copy

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

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，調用了handleMessage方法，下面我們去看這個方法：

[java] view plain copy

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

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

可以看到這是一個空方法，爲什麼呢，因爲消息的最終回調是由我們控制的，我們在創建handler的時候都是複寫handleMessage方法，然後根據msg.what進行消息處理。

例如：

[java] view plain copy

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

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

                break;

            default:
                break;
            }
        };
    };

到此，這個流程已經解釋完畢，讓我們首先總結一下

1、首先Looper.prepare()在本線程中保存一個Looper實例，然後該實例中保存一個MessageQueue對象；因爲Looper.prepare()在一個線程中只能調用一次，所以MessageQueue在一個線程中只會存在一個。

2、Looper.loop()會讓當前線程進入一個無限循環，不端從MessageQueue的實例中讀取消息，然後回調msg.target.dispatchMessage(msg)方法。

3、Handler的構造方法，會首先得到當前線程中保存的Looper實例，進而與Looper實例中的MessageQueue想關聯。

4、Handler的sendMessage方法，會給msg的target賦值爲handler自身，然後加入MessageQueue中。

5、在構造Handler實例時，我們會重寫handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終調用的方法。

好了，總結完成，大家可能還會問，那麼在Activity中，我們並沒有顯示的調用Looper.prepare()和Looper.loop()方法，爲啥Handler可以成功創建呢，這是因爲在Activity的啓動代碼中，已經在當前UI線程調用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

3、Handler post

今天有人問我，你說Handler的post方法創建的線程和UI線程有什麼關係？

其實這個問題也是出現這篇博客的原因之一；這裏需要說明，有時候爲了方便，我們會直接寫如下代碼：

[java] view plain copy

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

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

然後run方法中可以寫更新UI的代碼，其實這個Runnable並沒有創建什麼線程，而是發送了一條消息，下面看源碼：

[java] view plain copy

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

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

[java] view plain copy

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

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

可以看到，在getPostMessage中，得到了一個Message對象，然後將我們創建的Runable對象作爲callback屬性，賦值給了此message.

注：產生一個Message對象，可以new ，也可以使用Message.obtain()方法；兩者都可以，但是更建議使用obtain方法，因爲Message內部維護了一個Message池用於Message的複用，避免使用new 重新分配內存。

[java] view plain copy

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

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

[java] view plain copy

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);
}

 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);
    }

最終和handler.sendMessage一樣，調用了sendMessageAtTime，然後調用了enqueueMessage方法，給msg.target賦值爲handler，最終加入MessagQueue.

可以看到，這裏msg的callback和target都有值，那麼會執行哪個呢？

其實上面已經貼過代碼，就是dispatchMessage方法：

[java] view plain copy

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

 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，如果不爲null，則執行callback回調，也就是我們的Runnable對象。

好了，關於Looper , Handler , Message 這三者關係上面已經敘述的非常清楚了。

最後來張圖解：

希望圖片可以更好的幫助大家的記憶~~

4、後話

其實Handler不僅可以更新UI，你完全可以在一個子線程中去創建一個Handler，然後使用這個handler實例在任何其他線程中發送消息，最終處理消息的代碼都會在你創建Handler實例的線程中運行。

[java] view plain copy

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());
};
};<pre code_snippet_id=”445431” snippet_file_name=“blog_20140808_19_1943618” name=“code” class=“java”> Looper.loop(); } </pre>

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());
                    };
                };[java] view plain copy
 print?
Looper.loop();                                                                                                                              }               
                               Looper.loop();                                                                                                                              }

Android不僅給我們提供了異步消息處理機制讓我們更好的完成UI的更新，其實也爲我們提供了異步消息處理機制代碼的參考~~不僅能夠知道原理，最好還可以將此設計用到其他的非Android項目中去~~

最新補充：

關於後記，有兄弟聯繫我說，到底可以在哪使用，見博客：Android Handler 異步消息處理機制的妙用創建強大的圖片加載類

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