Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系

转载请标明出处：/article/1336242.html ，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[java] viewplain copypublic 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：[java] viewplain copyprivate 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：[java] viewplain copypublic 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 blockif (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 loggerPrinter 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。[java] viewplain copypublic 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[java] viewplain copypublic final boolean sendMessage(Message msg){return sendMessageDelayed(msg, 0);}[java] viewplain copypublic final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {Message msg = Message.obtain();msg.what = what;return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);}[java] viewplain copypublic final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){if (delayMillis < 0) {delayMillis = 0;}return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);}[java] viewplain copypublic 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：[java] viewplain copyprivate 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：[java] viewplain copypublic 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：[java] viewplain copy/*** 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：[java] viewplain copyprivate 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：[java] viewplain copymHandler.post(new Runnable(){@Overridepublic 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：[java] viewplain copypublic final boolean post(Runnable r){return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);}[java] viewplain copyprivate 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。[java] viewplain copypublic final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){if (delayMillis < 0) {delayMillis = 0;}return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);}[java] viewplain copypublic 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：[java] viewplain copypublic 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。[java] viewplain copynew 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>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~~

补充：ThreadLocal知识
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单：在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本。

ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢？

ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。
在同步机制中，通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的，使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放对象锁等繁杂的问题，程序设计和编写难度相对较大。
而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时，可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。
由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象，低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象，需要强制类型转换。但JDK 5.0通过泛型很好的解决了这个问题，在一定程度地简化ThreadLocal的使用

更多关于ThreadLocal的知识，参见博客： http://blog.csdn.net/lufeng20/article/details/24314381[/code]