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

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

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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。

下面看Looper的构造方法：

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private 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：

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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。

通过代码我们知道：looper方法是一个死循环，唯一跳出的循环的方式是MessageQueue的next方法返回null，但是基本上是不可能的。如果我们不手动调用quit或者quitSafely方法的话，MessageQueue的next方法是不可能返回null的。

因为当MessageQueue没有消息时，next方法会一直阻塞在那里，因为MessageQueue的next方法阻塞了，就导致Looper的loop方法也一直在阻塞了。

这里我们一分为二的谈，

loop轮询不到消息：那么处于阻塞状态，然后就没有然后了，除了又轮询到了新的消息

loop轮到了新的消息：Looper就会处理消息

1、msg.target.dispatchMessage(msg)，这里的 msg.targe就是指Handler对象

2、一圈下来，Handler发送的消息有交给了自己的dispatchMessage方法来处理了。（这个dispatchMessage方法不是Handler自己调用时，是与Handler相关的Looper间接调用的），这样下来，就成功地将逻辑切换到指定的线程[创建Handler对象时所传递的Looper对象参数所在的线程]当中去了。

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。

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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

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public final boolean sendMessage(Message msg)

{

return sendMessageDelayed(msg, 0);

}

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public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {

Message msg = Message.obtain();

msg.what = what;

return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);

}

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public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)

{

if (delayMillis < 0) {

delayMillis = 0;

}

return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);

}

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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);

}

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：

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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：

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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，调用了handleMessage方法，下面我们去看这个方法：

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/**

* 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：

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private 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，不断从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：

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mHandler.post(new Runnable()

{

@Override

public 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：

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public final boolean post(Runnable r)

{

return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);

}

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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。

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public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)

{

if (delayMillis < 0) {

delayMillis = 0;

}

return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);

}

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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：

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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。

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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());

};

};
Looper.loop();

}
}

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

下面有几种对Handler对象的构造方法需要了解一下：

a、如果new一个无参构造函数的Handler对象，那么这个Handler将自动与当前运行线程相关联，也就是说这个Handler将与当前运行的线程使用同一个消息队列，并且可以处理该队列中的消息。

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private Handler handler = new Handler();

我们做这样一个实验，在主用户界面中创建一个带有无参构造函数的Handler对象，该Handler对象向消息队列推送一个Runnable对象，在Runnable对象的run函数中打印当前线程 Id，我们比较主用户界面线程ID和Runnable线程ID是否相同。具体代码如下：

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HandlerTest01.java

public class HandlerTest01 extends Activity {

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

System.out.println("Activity ---> " + Thread.currentThread().getId());

handler.post(r);

}

private Handler handler = new Handler();

private Runnable r = new Runnable() {

@Override

public void run() {

try {

Thread.sleep(2000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("Runnalbe ---> " + Thread.currentThread().getId());

}

};

}

通过这个例子的输出可以发现，Runnable对象和主用户界面线程的ID是相同。在这个例子中，我们直接利用handler对象post了一个runnable对象，相当于直接调用了Runnable对象的run函数，也就说没有经过start函数调用run()，那么就不会创建一个新线程，而是在原有线程内部直接调用 run()方法，因此输出的线程Id是相同的。



b、如果new一个带参构造函数的Handler对象，那么这个Handler对象将与参数所表示的Looper相关联。注意：此时线程类应该是一个特殊类HandlerThread类，一个Looper类的Thread类，它继承自Thread类。

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HandlerThread handlerthread = new HandlerThread("MyThread");

handlerthread.start();

private MyHandler handler = new MyHandler(handlerthread.getLooper());

class MyHandler extends Handler {

public MyHandler() {

}

public MyHandler(Looper looper) {

super(looper);

}

}

下面这个例子，将介绍如何开启一个新的线程，并通过Handler处理消息。

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HandlerTest02.java

public class HandlerTestActivity extends Activity {

private MyHandler myhandler = null;

@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

this.setContentView(R.layout.main);

System.out.println("Activity ---> " + Thread.currentThread().getId());

// 生成一个HandlerThread对象，使用Looper来处理消息队列

HandlerThread thread = new HandlerThread("MyThread");

// 必须启动这个线程

thread.start();

// 将一个线程绑定到Handler对象上，则该Handler对象就可以处理线程的消息队列

myhandler = new MyHandler(thread.getLooper());

// 从Handler中获取消息对象

Message msg = myhandler.obtainMessage();

// 将msg对象发送给目标对象Handler

msg.sendToTarget();

}

class MyHandler extends Handler {

public MyHandler() {

}

// 带有参数的构造函数

public MyHandler(Looper looper) {

super(looper);

}

@Override

public void handleMessage(Message msg) {

System.out.println("MyHandler ---> " + Thread.currentThread().getId());

}

}

}

根据这个例子返回的结果，可以看出，新线程Id与主用户界面的线程Id不同。由于我们调用了thread.start()方法，真正的创建了一个新线程，与原来的线程处于不同的线程上下文中，因此打印输出的线程Id是不同的。



c、如果需要Handler对象去处理消息，那么就要重载Handler类的handleMessage函数。

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private Handler handler = new Handler() {

@Override

public void handleMessage(Message msg) {

// TODO : Handle the msg

// Usually we update UI here.

}

}

注意到注释部分，我们通常在handleMessage中处理更新UI界面的操作。