Android的Handler，Looper消息机制问题

概述：

通信的同步（Synchronous）：指向客户端发送请求后，必须要在服务端有回应后客户端才继续发送其它的请求，所以这时所有请求将会在服务端得到同步，直到服务端返回请求。

通信的异步（Asynchronous）：指客户端在发送请求后，不必等待服务端的回应就可以发送下一个请求。

所谓同步调用，就是在一个函数或方法调用时，没有得到结果之前，该调用就不返回，直到返回结果。异步调用和同步是相对的，在一个异步调用发起后，被调用者立即返回给调用者，但是调用者不能立刻得到结果，被调用都在实际处理这个调用的请求完成后，通过状态、通知或回调等方式来通知调用者请求处理的结果。

android的消息处理有三个核心类：Looper,Handler和Message。其实还有一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，所以它不算是个核心类。

1. 消息类：Message类

android.os.Message的主要功能是进行消息的封装，同时可以指定消息的操作形式，Message类定义的变量和常用方法如下：

（1）public int what：变量，用于定义此Message属于何种操作

（2）public Object obj：变量，用于定义此Message传递的信息数据，通过它传递信息

（3）public int arg1：变量，传递一些整型数据时使用

（4）public int arg2：变量，传递一些整型数据时使用

（5）public Handler getTarget()：普通方法，取得操作此消息的Handler对象。

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，但是有这么几点需要注意：

（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。

2. 消息通道：Looper

在使用Handler处理Message时，需要Looper（通道）来完成。在一个Activity中，系统会自动帮用户启动Looper对象，而在一个用户自定义的类中，则需要用户手工调用Looper类中的方法，然后才可以正常启动Looper对象。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：

public class LooperThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// 将当前线程初始化为Looper线程
Looper.prepare();

// ...其他处理，如实例化handler

// 开始循环处理消息队列
Looper.loop();
}
}

通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！那么这两行代码都做了些什么呢？

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？来看一下源码

public class Looper {
// 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
private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
// Looper内的消息队列
final MessageQueue mQueue;
// 当前线程
Thread mThread;
//其他属性
// 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程
private Looper() {
mQueue = new MessageQueue();
mRun = true;
mThread = Thread.currentThread();
}
// 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象
public static final void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
// 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper());
}
// 其他方法
}

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。

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：

public static final void loop() {
Looper me = myLooper();  //得到当前线程Looper
MessageQueue queue = me.mQueue;  //得到当前looper的MQ

Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
// 开始循环
while (true) {
Message msg = queue.next(); // 取出message
if (msg != null) {
if (msg.target == null) {
// message没有target为结束信号，退出循环
return;
}
// 日志
if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
+ msg.callback + ": " + msg.what
);
// 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
// 日志
if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
"<<<<< Finished to    " + msg.target + " "
+ msg.callback);

final long 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资源
msg.recycle();
}
}
}

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：

public static final Looper myLooper() {
// 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper
return (Looper)sThreadLocal.get();
}

getThread()得到looper对象所属线程：

public Thread getThread() {
return mThread;
}

quit()方法结束looper循环：

public void quit() {
// 创建一个空的message，它的target为NULL，表示结束循环消息
Message msg = Message.obtain();
// 发出消息
mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
}

综上，Looper有以下几个要点：

1）每个线程有且只能有一个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，我们如何操作Message Queue上的消息呢？这就是Handler的用处了

3. 消息操作类：Handler类

Message对象封装了所有的消息，而这些消息的操作需要android.os.Handler类完成。什么是handler？handler起到了处理MQ上的消息的作用（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：

public class handler {
final MessageQueue mQueue;  // 关联的MQ
final Looper mLooper;  // 关联的looper
final Callback mCallback;
// 其他属性
public Handler() {
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());
}
}
// 默认将关联当前线程的looper
mLooper = Looper.myLooper();
// looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
// 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
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = null;
}

// 其他方法
}

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

public class LooperThread extends Thread {
private Handler handler1;
private Handler handler2;

@Override
public void run() {
// 将当前线程初始化为Looper线程
Looper.prepare();

// 实例化两个handler
handler1 = new Handler();
handler2 = new Handler();

// 开始循环处理消息队列
Looper.loop();
}
}

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)

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：

// 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
public final boolean post(Runnable r)
{
// 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message
return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

private final Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();  //得到空的message
m.callback = r;  //将runnable设为message的callback，
return m;
}

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
{
boolean sent = false;
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue != null) {
msg.target = this;  // message的target必须设为该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;
}

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

dispatchMessage(Message msg) {
(msg.callback != ) {
handleCallback(msg);
}  {
(mCallback != ) {

(mCallback.handleMessage(msg)) {
;
}
}
handleMessage(msg);
}
}

handleCallback(Message message) {
message.callback.run();      }
handleMessage(Message msg) {
}

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。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)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，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)