Android消息处理机制---Looper、Handler、Message之间的关系

从一个应用程序的实例来理解安卓线程间的通信比较容易，这个消息处理机制在Android源码中被大量用到。

class MyThread extends Thread {
private Looper mLooper;
@Override
public void run() {
super.run();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Looper.loop();
}·

public Looper getLooper(){
if (!isAlive()) {
return null;
}

// If the thread has been started, wait until the looper has been created.
synchronized (this) {
while (isAlive() && mLooper == null) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
return mLooper;
}
}

myThread2 = new MyThread();
myThread2.start();

mHandler = new Handler(myThread2.getLooper(), new Handler.Callback() {
    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        Log.d(TAG, "get Message "+ mMessageCount);
        mMessageCount++;
        return false;
    }
});

先实例化MyThread对象，再启动线程：

myThread2 = new MyThread();
myThread2.start();

新的线程在执行start方法后，myThread2的run方法被执行，首先执行父类的run方法，然后执行Looper.prepare();文件frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java中定义了Looper类，其中对prepare方法定义如下：

public static void prepare() {
prepare(true);
}

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

sThreadLocal在Looper类中的定义如下：

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

它是一个ThreadLocal对象，可以在一个线程中存储变量。通过 if (sThreadLocal.get() != null)来保证Looper.prepare()方法不能被调用两次，即一个线程中只有一个Looper类的实例。sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));新建了一个匿名Looper对象，并设置这个匿名Looper对象为当前线程的Looper实例，Looper类的构造方法如下：

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

它为当前线程新建了一个消息队列，这个消息队列是Looper和Handler沟通的关键。

回到MyThread2的run方法，接下来执行mLooper = Looper.myLooper();来获得之前新建线程的Looper对象，myLooper方法定义如下：

public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}

接下来的notifyAll();的作用在后面解释，最后调用Looper.loop();让线程休眠，loop方法如下：

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.recycleUnchecked();
}
}

在loop方法中，首先通过myLooper方法获得当前线程的Looper实例，myLooper方法在前面介绍过，最后进入循环，通过Message msg = queue.next();不断取出消息队列里面的消息，如果没有消息，就休眠，有消息调用后面的msg.target.dispatchMessage(msg);来执行消息的响应函数，消息的响应函数由Hander指定，消息也由Hander构造，这个在后面分析。

现在回到app程序，在新建的myThread2线程调用start方法运行之后，新建了Handler对象，Handler类在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中定义，它的构造方法如下：

public Handler(Looper looper, Callback callback) {
this(looper, callback, false);
}

public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}

由此可见，在构造方法中，将myThread2的Looper对象传给了Handler对象的mLooper属性，并将前面Looper创建的消息队列传递给了Handler，并指定了消息的处理函数handleMessage，以后Handler发送消息后，Looper对象就会调用handleMessage方法来处理消息。发送消息的方法如下：

Message msg = new Message();
mHandler.sendMessage(msg);

Handler的sendMessage方法如下：

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

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);
}

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

很明显，最后调用sendMessageAtTime方法将新建的消息通过enqueueMessage方法放入Looper新建的消息队列中，在enqueueMessage方法中，它将消息的target指定为当前的Handler。当消息被放到消息队列后，休眠的线程会被唤醒，执行for循环中的msg.target.dispatchMessage(msg);Handler的dispatchMessage方法如下：

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

这里，msg的callback为null，Handler的mCallback属性在前面的构造方法中被设置，所以会调用mCallback.handleMessage(msg);来处理消息，也就是在app中新建Handler对象时传入的第二个形参的Callback接口：

@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
Log.d(TAG, "get Message "+ mMessageCount);
mMessageCount++;
return false;
}

下面分析前面提到的notifyAll();在新建Handler的对象时，需要获得当前线程的Looper实例，就是通过myThread2.getLooper()来获得，在MyThread2线程的run方法中，返回这个Looper实例，如果mLooper还没有被run方法设置，那么在执行myThread2的getLooper方法时就会休眠，直到myThread2的run运行结束，通过notifyAll();来唤醒。

当然，Handler发送消息时，有许多方法，比如post方法：

mHandler3.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.d(TAG, "get Message for Thread3 "+ mMessageCount);
mMessageCount++;
}
});

post方法实现如下：

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

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

这个时候，新建Handler对象时，只需传入Looper对象：

mHandler3 = new Handler(myThread3.getLooper());

Android线程间通信的总结：

1.新开的线程从Thread类继承，通过Looper类的prepare方法sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));来新建一个Looper对象，并且通过sThreadLocal.set方法来保存该Looper对象，以后就可以通过sThreadLocal.get方法来获得该Looper对象。

2.在Looper类的构造方法中，它通过mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);新建一个消息队列，之后线程执行Looper.loop来休眠。

3.在主线程中，新建一个Handler对象，并将之前新建线程的Looper对象和消息队列传递给该Handler。消息由该Handler构造，消息的执行方法也由该Handler指定。

4.当主线程需要发消息给新开的线程时，只需调用发送消息的方法即可：Handler的post或者sendMessage。

5.当消息队列中有消息时，新线程被唤醒，执行Message msg = queue.next();来从消息队列中取出消息，然后调用msg.target.dispatchMessage(msg);来执行由Handler指定的消息响应函数，执行完毕后继续休眠。

6.循环执行步骤4和5。