异步消息处理机制(Handler 、 Looper 、MessageQueue)源码解析
2016-07-26 16:05
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异步消息处理机制(Handler 、 Looper 、MessageQueue)源码解析
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作者:Lucky.7,原文链接:http://blog.csdn.net/amazing7/article/details/51424038
当主线程队列处理一个消息超过 5 秒, android 就会抛出一个 ANP(无响应) 的异常, 所以, 我们需要把一些要处理比较长的消息, 放在一个单独线程里面处理, 把处理以后的结果, 返回给主线程运行, 就需要用的 Handler 来进行线程建的通信。 —— 由 fanrunqi 分享
当程序第一次启动的时候,Android会同时启动一条主线程( Main Thread)来负责处理与UI相关的事件,我们叫做UI线程。
Android的UI操作并不是线程安全的(出于性能优化考虑),意味着如果多个线程并发操作UI线程,可能导致线程安全问题。
为了解决Android应用多线程问题—Android平台只允许UI线程修改Activity里的UI组建,就会导致新启动的线程无法改变界面组建的属性值。
简单的说:当主线程队列处理一个消息超过5秒,android 就会抛出一个 ANP(无响应)的异常,所以,我们需要把一些要处理比较长的消息,放在一个单独线程里面处理,把处理以后的结果,返回给主线程运行,就需要用的Handler来进行线程建的通信。
2.1 让线程延时执行
主要用到的两个方法:
final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)
final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
2.2 让任务在其他线程中执行并返回结果
分为两个步骤:
在新启动的线程中发送消息
使用Handler对象的sendMessage()方法或者SendEmptyMessage()方法发送消息。
在主线程中获取处理消息
重写Handler类中处理消息的方法(void handleMessage(Message msg)),当新启动的线程发送消息时,消息发送到与之关联的MessageQueue。而Hanlder不断地从MessageQueue中获取并处理消息。
首先要进行Handler 申明,复写handleMessage方法( 放在主线程中)
private Handler handler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { if (msg.what == UPDATE) { tv.setText(String.valueOf(msg.obj)); } super.handleMessage(msg); } };
子线程发送Message给ui线程表示自己任务已经执行完成,主线程可以做相应的操作了。
new Thread() { @Override public void run() { try { Message msg = new Message(); msg.what = UPDATE; msg.obj = "更新后的值" ; handler.sendMessage(msg); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }.start();
4.1 Handler的构造函数
① public Handler()
② public Handler(Callbackcallback)
③ public Handler(Looperlooper)
④ public Handler(Looperlooper, Callbackcallback)
第①个和第②个构造函数都没有传递Looper,这两个构造函数都将通过调用Looper.myLooper()获取当前线程绑定的Looper对象,然后将该Looper对象保存到名为mLooper的成员字段中。
下面来看①②个函数源码:
113 public Handler() { 114 this(null, false); 115 } 127 public Handler(Callback callback) { 128 this(callback, false); 129 } 188 public Handler(Callback callback, boolean async) { 189 if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) { 190 final Class<? extends Handler> klass = getClass(); 191 if ((klass.isAnonymousClass() ||klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) && 192 (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) { 193 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " + 194 klass.getCanonicalName()); 195 } 196 } 197/************************************ 198 mLooper = Looper.myLooper(); 199 if (mLooper == null) { 200 throw new RuntimeException( 201 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 202 } 203 mQueue = mLooper.mQueue; 204 mCallback = callback; 205 mAsynchronous = async; 206 }
我们看到暗红色的重点部分:
通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例,又通过这个Looper实例获取了其中保存的MessageQueue(消息队列)。每个Handler 对应一个Looper对象,产生一个MessageQueue
第③个和第④个构造函数传递了Looper对象,这两个构造函数会将该Looper保存到名为mLooper的成员字段中。
下面来看③④个函数源码:
136 public Handler(Looper looper) { 137 this(looper, null, false); 138 } 147 public Handler(Looper looper, Callback callback) { 148 this(looper, callback, false); 149 } 227 public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) { 228 mLooper = looper; 229 mQueue = looper.mQueue; 230 mCallback = callback; 231 mAsynchronous = async; 232 }
第②个和第④个构造函数还传递了Callback对象,Callback是Handler中的内部接口,需要实现其内部的handleMessage方法,Callback代码如下:
80 public interface Callback { 81 public boolean More ...handleMessage(Message msg); 82 }
Handler.Callback是用来处理Message的一种手段,如果没有传递该参数,那么就应该重写Handler的handleMessage方法,也就是说为了使得Handler能够处理Message,我们有两种办法:
1. 向Hanlder的构造函数传入一个Handler.Callback对象,并实现Handler.Callback的handleMessage方法
2. 无需向Hanlder的构造函数传入Handler.Callback对象,但是需要重写Handler本身的handleMessage方法
也就是说无论哪种方式,我们都得通过某种方式实现handleMessage方法,这点与Java中对Thread的设计有异曲同工之处。
4.2 Handle发送消息的几个方法源码
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); }
我们可以看出他们最后都调用了sendMessageAtTime(),然后返回了enqueueMessage方法,下面看一下此方法源码:
626 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { 627 msg.target = this; 628 if (mAsynchronous) { 629 msg.setAsynchronous(true); 630 } 631 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); 632 }
在该方法中有两件事需要注意:
msg.target = this
该代码将Message的target绑定为当前的Handler
queue.enqueueMessage
变量queue表示的是Handler所绑定的消息队列MessageQueue,通过调用queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)我们将Message放入到消息队列中。
过下图可以看到完整的方法调用顺序:
我们一般在主线程申明Handler,有时我们需要继承Thread类实现自己的线程功能,当我们在里面申明Handler的时候会报错。其原因是主线程中已经实现了两个重要的Looper方法,下面看一看ActivityThread.java中main方法的源码:
public static void main(String[] args) { 5205 Looper.prepareMainLooper(); 5206 5207 ActivityThread thread = new ActivityThread(); 5208 thread.attach(false); 5209 5210 if (sMainThreadHandler == null) { 5211 sMainThreadHandler = thread.getHandler(); 5212 } 5213 5214 AsyncTask.init(); 5215 5216 if (false) { 5217 Looper.myLooper().setMessageLogging(new 5218 LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread")); 5219 } 5220 5221 Looper.loop(); 5222 5223 throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); 5224 } 5225}
5.1 首先看prepare()方法
70 public static void prepare() { 71 prepare(true); 72 } 73 74 private static void prepare(boolean quitAllowed) { 75 if (sThreadLocal.get() != null) { 76 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 77 } 78 sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); 79 }
该方法会调用Looper构造函数同时实例化出MessageQueue和当前thread.
186 private Looper(boolean quitAllowed) { 187 mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); 188 mThread = Thread.currentThread(); 189 } 182 public static MessageQueue myQueue() { 183 return myLooper().mQueue; 184 }
prepare()方法中通过ThreadLocal对象实现Looper实例与线程的绑定。(不清楚的可以查看 ThreadLocal的使用规则和源码分析)
5.2 loop()方法
109 public static void loop() { 110 final Looper me = myLooper(); 111 if (me == null) { 112 throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); 113 } 114 final MessageQueue queue = me.mQueue; 115 118 Binder.clearCallingIdentity(); 119 final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); 120 121 for (;;) { 122 Message msg = queue.next(); 123 if (msg == null) { 124 125 return; 126 } 127 129 Printer logging = me.mLogging; 130 if (logging != null) { 131 logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + 132 msg.callback + ": " + msg.what); 133 } 135 msg.target.dispatchMessage(msg); 136 137 if (logging != null) { 138 logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); 139 } 140 142 143 final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 144 if (ident != newIdent) { 145 Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x" 146 + Long.toHexString(ident) + " to 0x" 147 + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " 148 + msg.target.getClass().getName() + " " 149 + msg.callback + " what=" + msg.what); 150 } 151 152 msg.recycleUnchecked(); 153 } 154 }
首先looper对象不能为空,就是说loop()方法调用必须在prepare()方法的后面。
Looper一直在不断的从消息队列中通过MessageQueue的next方法获取Message,然后通过代码msg.target.dispatchMessage(msg)让该msg所绑定的Handler(Message.target)执行dispatchMessage方法以实现对Message的处理。
Handler的dispatchMessage的源码如下:
93 public void dispatchMessage(Message msg) { 94 if (msg.callback != null) { 95 handleCallback(msg); 96 } else { 97 if (mCallback != null) { 98 if (mCallback.handleMessage(msg)) { 99 return; 100 } 101 } 102 handleMessage(msg); 103 } 104 }
我们可以看到Handler提供了三种途径处理Message,而且处理有前后优先级之分:首先尝试让postXXX中传递的Runnable执行,其次尝试让Handler构造函数中传入的Callback的handleMessage方法处理,最后才是让Handler自身的handleMessage方法处理Message。
Handler本质是从当前的线程中获取到Looper来监听和操作MessageQueue,当其他线程执行完成后回调当前线程。
子线程需要先prepare()才能获取到Looper的,是因为在子线程只是一个普通的线程,其ThreadLoacl中没有设置过Looper,所以会抛出异常,而在Looper的prepare()方法中sThreadLocal.set(new Looper())是设置了Looper的。
6.1 实例代码
定义一个类实现Runnable接口或继承Thread类(一般不继承)。
class Rub implements Runnable { public Handler myHandler; @Override public void run() { Looper.prepare(); myHandler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { String ms = ""; if (msg.what == 0x777) { } } }; Looper.loop(); } }
注意分成三步:
1.调用Looper的prepare()方法为当前线程创建Looper对象,创建Looper对象时,它的构造器会创建与之配套的MessageQueue。
2.有了Looper之后,创建Handler子类实例,重写HanderMessage()方法,该方法负责处理来自于其他线程的消息。
3.调用Looper的looper()方法启动Looper。
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。
Handler:
发送消息,它能把消息发送给Looper管理的MessageQueue。
处理消息,并负责处理Looper分给它的消息。
Message:
Handler接收和处理的消息对象。
Looper:
每个线程只有一个Looper,它负责管理对应的MessageQueue,会不断地从MessageQueue取出消息,并将消息分给对应的Hanlder处理。
主线程中,系统已经初始化了一个Looper对象,因此可以直接创建Handler即可,就可以通过Handler来发送消息、处理消息。 程序自己启动的子线程,程序必须自己创建一个Looper对象,并启动它,调用Looper.prepare()方法。
prapare()方法:保证每个线程最多只有一个Looper对象。
looper()方法:启动Looper,使用一个死循环不断取出MessageQueue中的消息,并将取出的消息分给对应的Handler进行处理。
MessageQueue:由Looper负责管理,它采用先进先出的方式来管理Message。
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。
Handler的sendMessage方法,会给msg的target赋值为handler自身,然后加入MessageQueue中。
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