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android的消息处理机制(图文+源码分析)—Looper/Handler/Message

来源: 网络整理  作者: 佚名

这篇文章写的非常好,深入浅出,关键还是一位大三学生自己剖析的心得。这是我喜欢此文的原因。下面请看正文:

作为一个大三的预备程序员,我学习android的一大乐趣是可以通过源码学习google大牛们的设计思想。android源码中包含了大量的设 计模式,除此以外,android sdk还精心为我们设计了各种helper类,对于和我一样渴望水平得到进阶的人来说,都太值得一读了。这不,前几天为了了解android的消息处理机 制,我看了Looper,Handler,Message这几个类的源码,结果又一次被googler的设计震撼了,特与大家分享。

android的消息处理有三个核心类:Looper,Handler和Message。其实还有一个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,因此我没将其作为核心类。下面一一介绍:

线程的魔法师 Looper

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:

代码如下:

publicclass LooperThread extends Thread { 
@Override 
publicvoid 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!!!是不是很神奇?让我们放慢镜头,看看这两行代码各自做了什么。

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?咱们来看源码。

代码如下:

publicclass 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 
privatestaticfinal 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 
publicstaticfinalvoid prepare() { 
if (sThreadLocal.get() !=null) { 
// 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常 
thrownew RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 

sThreadLocal.set(new Looper()); 

// 其他方法 

通过源码,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。如果你还不清楚什么是ThreadLocal,请参考《理解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:

代码如下:

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

// 这两行没看懂= = 不过不影响理解 
Binder.clearCallingIdentity(); 
finallong 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); 
// 还是日志。。。 
if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( 
"<<<<< Finished to "+ msg.target +"" 
+ msg.callback); 

// 下面没看懂,同样不影响理解 
finallong 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

代码如下:

publicstaticfinal Looper myLooper() { // 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looperreturn (Looper)sThreadLocal.get(); }

getThread()得到looper对象所属线程:
代码如下:

public Thread getThread() { return mThread; }

quit()方法结束looper循环:
代码如下:

publicvoid 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); 

到此为止,你应该对Looper有了基本的了解,总结几点:

 

1.每个线程有且最多只能有一个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,我们如何往MQ上添加消息呢?下面有请Handler!(掌声~~~)

异步处理大师 Handler

什么是handler?handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色(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:

代码如下:

publicclass handler { 

final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ 
final Looper mLooper; // 关联的looper 
final Callback mCallback; 
// 其他属性 

public Handler() { 
// 没看懂,直接略过,,, 
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) { 
thrownew 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:
代码如下:

publicclass LooperThread extends Thread { 
private Handler handler1; 
private Handler handler2; 

@Override 
publicvoid 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)和 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:

代码如下:

// 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 
publicfinalboolean post(Runnable r) 

// 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message 
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 


privatefinal 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; 


publicboolean 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; 

其他方法就不罗列了,总之通过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

代码如下:

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

代码如下:

// 处理消息,该方法由looper调用 
publicvoid dispatchMessage(Message msg) { 
if (msg.callback !=null) { 
// 如果message设置了callback,即runnable消息,处理callback! 
handleCallback(msg); 
} else { 
// 如果handler本身设置了callback,则执行callback 
if (mCallback !=null) { 
/* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口,避免了自己编写handler重写handleMessage方法。见http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */ 
if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
return; 


// 如果message没有callback,则调用handler的钩子方法handleMessage 
handleMessage(msg); 



// 处理runnable消息 
privatefinalvoid handleCallback(Message message) { 
message.callback.run(); //直接调用run方法! 

// 由子类实现的钩子方法 
publicvoid 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。这正是handler API设计的精妙之处!

 

Handler的用处

我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”,这归功于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.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)

下面给出sample代码,仅供参考

代码如下:

publicclass TestDriverActivity extends Activity { 
private TextView textview; 

@Override 
protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.main); 
textview = (TextView) findViewById(R.id.textview); 
// 创建并启动工作线程 
Thread workerThread =new Thread(new SampleTask(new MyHandler())); 
workerThread.start(); 


publicvoid appendText(String msg) { 
textview.setText(textview.getText() +"\n"+ msg); 


class MyHandler extends Handler { 
@Override 
publicvoid handleMessage(Message msg) { 
String result = msg.getData().getString("message"); 
// 更新UI 
appendText(result); 



代码如下:

publicclass SampleTask implements Runnable { 
privatestaticfinal String TAG = SampleTask.class.getSimpleName(); 
Handler handler; 

public SampleTask(Handler handler) { 
super(); 
this.handler = handler; 


@Override 
publicvoid run() { 
try { // 模拟执行某项任务,下载等 
Thread.sleep(5000); 
// 任务完成后通知activity更新UI 
Message msg = prepareMessage("task completed!"); 
// message将被添加到主线程的MQ中 
handler.sendMessage(msg); 
} catch (InterruptedException e) { 
Log.d(TAG, "interrupted!"); 




private Message prepareMessage(String str) { 
Message result = handler.obtainMessage(); 
Bundle data =new Bundle(); 
data.putString("message", str); 
result.setData(data); 
return result; 



当然,handler能做的远远不仅如此,由于它能post Runnable对象,它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》

 

封装任务 Message

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,这里不做总结了。但是有这么几点需要注意(待补充):

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。

Tags:源码 机制 消息
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