Android源码分析--Handler和Looper机制详解
2017-03-24 10:57
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在Android系统中的应用程序,与Java的应用程序相同,都是靠消息驱动,简单的说就是:有一个消息队列,我们可以不断的向这个消息队列中添加消息,并从中取出消息,处理消息。Android中与此工作相关的主要是由Handler,Looper以及Message来完成。
使用样例
首先,我们通过一个简单的例子来学习如何使用,Looper和Handler,并通过这个例子来研究一下其工作原理;
1.我们在LooperThread中为消息循环做准备,并创建一个Handler用于处理消息,注意Handler的创建要在调用Looper.prepare()之后;
public class LooperThread extends Thread {
}
2.接下来我们在主线程中创建一个新的线程,并通过LooperThread中的Handler向LooperThread线程发送消息;
该例子主要是新创建一个Thread,并在该线程中向LooperThread发送消息。为了防止在发送消息时Handler还没建立,进行了同步,在mHandler为null时,阻塞该线程以等待,当建立了Handler后唤醒该线程。可以在log中看到结果:
Looper分析
由上面的例子我们可以看到如果我们想在本线程中进行消息管理,首先需要调用Looper.prepare方法,那就让我们一起首先来看一下这个方法:
可以看到在prepare方法中首先判断了该线程中是否已经创建了Looper,接着调用了ThreadLocal的set方法。ThreadLocal是Java中的线程局部变量类,它使得各线程能够保持各自独立的一个对象,一般情况下,通过ThreadLocal.set() 到线程中的对象是该线程自己使用的对象,其他线程是不需要访问的,也访问不到的。对于ThreadLocal机制在这里不做过多赘述。
在这里我们为该线程set了一个Looper,接下来然我们看看Looper的构造函数:
可以看到,在构造方法中,我们创建了一个新的消息队列并设置了当前的线程。
接下来我们创建了一个Handler,关于Handler我们一会了分析,在最后我们调用了Looper的loop方法用来进行消息循环。让我们来看看这个方法:
可以看到,loop方法主要是从消息队列中不断的取出消息,并将该消息分发出去。
总结一下,Looper的工作:
Handler分析
知道了Looper的工作,让我们来看看如何把消息发送出去。首先来看看它的构造方法,
无参数的构造方法调用了this(null, flase)构造方法,可以看到,在在Handler的成员变量中有一个Looper,首先获取了当前创建Handler的线程的Looper,另外可以看到在Handler中也保存了一个消息队列最终指向了Looper的消息队列。
当我们调用了sendMessage方法之后就向Looper发送了一条消息,让我们看看这个方法,消息是如何被传递的。sendMessage方法最终会调用到sendMessageAtTime方法来:
可以看到,sendMessage方法最终调用了queue.enqueueMessage方法将消息加入到了Looper中的消息队列。
在上面我们看到了我们分发消息是调用了dispatchMessage方法:
可以看到,dispatchMessage设置了一套消息处理的优先机制:
Handler和Looper的同步问题
在上面的例子中我们可以发现,Handler和Looper是存在同步问题的,如果在LooperThread中Handler还没创建起来,在第二个线程中就发送了消息,这样就会引发空指针异常。在上面,我参考了Android中的HandlerThread,利用了wait/notifyAll的方法解决了这个问题,在实际使用时我们完全可以使用HandlerThread来完成。
我们可以来看一下HandlerThread的源码:
可以看到,这个的思想和我们刚刚例子中所用的是一致的。
Looper类:为一个线程运行着一个消息循环,内部有一个消息队列,每一个线程只允许最多存在一个Looper; Handler类:允许你向一个线程的消息队列中发送消息,处理消息; Message类:消息类。
使用样例
首先,我们通过一个简单的例子来学习如何使用,Looper和Handler,并通过这个例子来研究一下其工作原理;
1.我们在LooperThread中为消息循环做准备,并创建一个Handler用于处理消息,注意Handler的创建要在调用Looper.prepare()之后;
public class LooperThread extends Thread {
public Handler mHandler; @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub Looper.prepare(); synchronized (this) { mHandler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { // TODO Auto-generated method stub super.handleMessage(msg); Log.w("LooperThread", "handleMessage::Thread id---" + getId()); } }; } Looper.loop(); notifyAll(); }
}
2.接下来我们在主线程中创建一个新的线程,并通过LooperThread中的Handler向LooperThread线程发送消息;
final LooperThread mLooperThread = new LooperThread(); mLooperThread.start(); new Thread() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while (mLooperThread.mHandler == null) { try { wait();//防止在发送消息时Handler还没建立 } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } mLooperThread.mHandler.sendEmptyMessage(0); Log.w(TAG, "Send Message::Thread id ---" + getId()); } }.start();
该例子主要是新创建一个Thread,并在该线程中向LooperThread发送消息。为了防止在发送消息时Handler还没建立,进行了同步,在mHandler为null时,阻塞该线程以等待,当建立了Handler后唤醒该线程。可以在log中看到结果:
Looper分析
由上面的例子我们可以看到如果我们想在本线程中进行消息管理,首先需要调用Looper.prepare方法,那就让我们一起首先来看一下这个方法:
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)); }
可以看到在prepare方法中首先判断了该线程中是否已经创建了Looper,接着调用了ThreadLocal的set方法。ThreadLocal是Java中的线程局部变量类,它使得各线程能够保持各自独立的一个对象,一般情况下,通过ThreadLocal.set() 到线程中的对象是该线程自己使用的对象,其他线程是不需要访问的,也访问不到的。对于ThreadLocal机制在这里不做过多赘述。
在这里我们为该线程set了一个Looper,接下来然我们看看Looper的构造函数:
private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); }
可以看到,在构造方法中,我们创建了一个新的消息队列并设置了当前的线程。
接下来我们创建了一个Handler,关于Handler我们一会了分析,在最后我们调用了Looper的loop方法用来进行消息循环。让我们来看看这个方法:
public static void loop() { //myLooper()方法就是通过sThreadLocal.get()返回我们刚刚设置的Looper 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; // 确保线程和本地进程是一致的,并且记录这个identity token Binder.clearCallingIdentity(); final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); for (;;) { Message msg = queue.next(); // 可能会阻塞 if (msg == null) { // 没有消息则表明这个消息队列退出了. 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); } //分发该消息 msg.target.dispatchMessage(msg); if (logging != null) { logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); } // 确保在分发的过程中该线程没有崩溃 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(); } }
可以看到,loop方法主要是从消息队列中不断的取出消息,并将该消息分发出去。
总结一下,Looper的工作:
封装了一个消息队列, 利用prepare将Looper和调用prepare方法的线程联系起来 利用loop函数分发消息
Handler分析
知道了Looper的工作,让我们来看看如何把消息发送出去。首先来看看它的构造方法,
public Handler(Callback callback, boolean async) { ...... 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; }
无参数的构造方法调用了this(null, flase)构造方法,可以看到,在在Handler的成员变量中有一个Looper,首先获取了当前创建Handler的线程的Looper,另外可以看到在Handler中也保存了一个消息队列最终指向了Looper的消息队列。
当我们调用了sendMessage方法之后就向Looper发送了一条消息,让我们看看这个方法,消息是如何被传递的。sendMessage方法最终会调用到sendMessageAtTime方法来:
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); }
可以看到,sendMessage方法最终调用了queue.enqueueMessage方法将消息加入到了Looper中的消息队列。
在上面我们看到了我们分发消息是调用了dispatchMessage方法:
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,dispatchMessage设置了一套消息处理的优先机制:
如果Message自带了Callback,则交给Message的Callback处理; 如果Handler了设置了Callbac b32e k,则交给Handler的Callback处理; 如果两者都没有,则调用handleMessage方法处理。
Handler和Looper的同步问题
在上面的例子中我们可以发现,Handler和Looper是存在同步问题的,如果在LooperThread中Handler还没创建起来,在第二个线程中就发送了消息,这样就会引发空指针异常。在上面,我参考了Android中的HandlerThread,利用了wait/notifyAll的方法解决了这个问题,在实际使用时我们完全可以使用HandlerThread来完成。
final HandlerThread mHandlerThread = new HandlerThread("LooperThread"); mHandlerThread.start(); final Handler mHandler = new Handler(mHandlerThread.getLooper()){ @Override public void handleMessage(Message msg) { // TODO Auto-generated method stub super.handleMessage(msg); Log.w("LooperThread", "handleMessage::Thread id---" + mHandlerThread.getId()); } }; new Thread() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub mHandler.sendEmptyMessage(0); Log.w(TAG, "Send Message::Thread id ---" + getId()); } }.start();
我们可以来看一下HandlerThread的源码:
@Override public void run() { mTid = Process.myTid(); Looper.prepare(); synchronized (this) { mLooper = Looper.myLooper(); notifyAll(); } Process.setThreadPriority(mPriority); onLooperPrepared(); Looper.loop(); mTid = -1; } 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; }
可以看到,这个的思想和我们刚刚例子中所用的是一致的。
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