Android的消息循环机制 Looper Handler类分析

Android的消息循环机制 Looper Handler类分析

Looper类说明

 　　Looper 类用来为一个线程跑一个消息循环。

　　线程在默认情况下是没有消息循环与之关联的，Thread类在run()方法中的内容执行完之后就退出了，即线程做完自己的工作之后就结束了，没有循环的概念。

　　调用Looper类的 prepare() 方法可以为当前线程创建一个消息循环，调用loop() 方法使之处理信息，直到循环结束。

　　大多数和消息循环的交互是通过 Handler 类进行的。

　　下面是一个典型的实现：

  class LooperThread extends Thread {
      public Handler mHandler;

      public void run() {
          Looper.prepare();

          mHandler = new Handler() {
              public void handleMessage(Message msg) {
                  // process incoming messages here
              }
          };

          Looper.loop();
      }
  }

Handler类说明　　

　　Handler类用来发送和处理消息(Message)以及和线程的消息队列(MessageQueue)关联的Runnable对象。

　　每一个Handler对象都仅和一个线程及这个线程的消息队列关联。

　　一个特定线程的所有Handler对象都会收到同样的方法。（这是一个“一对多”的关系）。

　　当你创建一个新的Handler对象，它会和创建它的这个线程/线程的消息队列绑定，从那个时刻开始，它将向这个消息队列传递消息和runnable对象，并且当它们从队列中出来时执行它们。

　　Handler主要有两种用途：

　　1.合理调度安排消息和runnable对象，使它们在将来的某个点被执行。

　　2.将一个动作入队安排在非当前线程执行。

　　调度消息是通过一系列的post方法和sendMessage方法。

　　post方法允许你向消息队列中入队一些Runnable对象，在它们被接收到的时候会被调用，(实际上post方法也就是将runnable对象包装在消息里，然后再通过sendMessage方法实现)，post方法有：

　　post(Runnable r)

　　postAtFrontOfQueue(Runnable r)

　　postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis)

　　postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)

　　postDelayed(Runnable r, long delayMillis)

　　sendMessage方法允许你入队一个消息对象(Message)，包含一个bundle数据，之后将会被Handler的handleMessage(Message)方法所处理。

　　(这个需要你实现一个Handler的子类)。

　　sendMessage方法有：

　　sendEmptyMessage(int what)

　　sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis)

　　sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis)

　　sendMessage(Message msg)

　　sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg)

　　sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)

　　sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)

　　一个线程对应一个Looper，有一个消息队列，但是可以关联多个Handlers。

UI线程和非UI线程的通信

　　当你的应用进程被创建的时候，应用进程的主线程(main thread)就建立一个消息队列，操纵top级别的应用对象(比如activities、broadcast receivers等)和它们创建的任何窗口。

　　因为效率的考虑，所有的View和Widget都不是线程安全的，所以相关操作强制放在同一个线程，这样就可以避免多线程带来的问题。这个线程就是主线程，也即UI线程。

　　你可以创建自己的线程，通过一个Handler对象和应用的主线程通信。

　　如果你将一个Handler和你的UI线程连接，处理消息的代码就将会在UI线程中执行。

　　新线程和UI线程的通信是通过从你的新线程调用和主线程相关的Handler对象的post或者sendMessage方法实现的，给定的Runnable或Message将会在Handler的消息队列中，并且在合适的时间被处理。

　　总的来说，共有5种方式从非UI线程和UI线程通信：

• Activity.runOnUiThread(Runnable)
• View.post(Runnable)
• View.postDelayed(Runnable, long)

　　还有就是通过Handler，或者使用AsyncTask。

　　具体参见之前的博文：http://www.cnblogs.com/mengdd/p/3418780.html

消息循环

　　消息处理机制中，消息存放在一个消息队列中，而线程围绕这个队列进入一个无限循环，直到程序退出。

　　如果队列中有消息，线程就会把消息取出来，并分发给相应的Handler进行处理；

　　如果队列中没有消息，线程就会进入空闲等待状态，等待下一个消息的到来。

Android的主线程循环创建

　　Android程序的运行入口点可以认为是android.app.ActivityThread类的main()方法(源码2.3.3)：

    public static final void main(String[] args) {
        // other codes...

        // 创建主线程循环
        Looper.prepareMainLooper();
        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = new Handler();
        }

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);

        // other codes...

        // 进入当前线程(此时是主线程)消息循环
        Looper.loop();

        // other codes...

        thread.detach();
        // other codes...
    }

　　这个main()方法里面为程序创建了主线程循环。

　　Looper类中的主线程创建方法prepareMainLooper()：

    /**
     * Initialize the current thread as a looper, marking it as an application's
     * main looper. The main looper for your application is created by the
     * Android environment, so you should never need to call this function
     * yourself. {@link #prepare()}
     */

    public static final void prepareMainLooper() {
        prepare();
        setMainLooper(myLooper());
        // other codes...
    }

　　上面这个方法是专门为创建应用程序的主线程调用的，其他线程都不应该调用这个方法，而应该调用prepare()方法。

　　主线程的Looper对象创建好之后会存在Looper类的成员变量mMainLooper里，通过一个get方法可以获取到：

    /**
     * Returns the application's main looper, which lives in the main thread of
     * the application.
     */
    public synchronized static final Looper getMainLooper() {
        return mMainLooper;
    }

　　这样之后，程序中其他线程就可以获取主线程的消息循环对象，从而和主线程通信。

线程创建消息循环：Looper.prepare()

　　非主线程创建消息循环时，调用的是Looper类的prepare()方法，其实创建主线程的方法实质也调用了prepare方法：

    /**
     * Initialize the current thread as a looper. This gives you a chance to
     * create handlers that then reference this looper, before actually starting
     * the loop. Be sure to call {@link #loop()} after calling this method, and
     * end it by calling {@link #quit()}.
     */
    public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException(
                    "Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper());
    }

　　这个方法会调用Looper类的私有构造方法，创建Looper类对象。

    private Looper() {
        // 私有构造方法，在prepare()方法里面调用
        // 创建消息队列
        mQueue = new MessageQueue();
        mRun = true;
        // 当前线程
        mThread = Thread.currentThread();
    }

进入消息循环：Looper.loop()

　　不管是不是主线程，prepare之后需要调用Looper类的loop()方法，可以看作是进入消息循环：

/**
     * Run the message queue in this thread. Be sure to call {@link #quit()} to
     * end the loop.
     */
    public static final void loop() {
        // 进入当前线程的消息循环
        Looper me = myLooper();
        MessageQueue queue = me.mQueue;
        while (true) {

            // 从队列中取出消息
            Message msg = queue.next(); // might block

            if (msg != null) {
                if (msg.target == null) {
                    // No target is a magic identifier for the quit message.
                    return;
                }
                // other codes...

                // 分发消息
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                // 消息的target是Handler类型的对象

                // other codes...

                // 释放清理
                msg.recycle();
            }
        }
    }

消息分发和处理——Handler

　　前面创建了消息循环，并且进入了这个循环，但是消息队列中的消息是如何加入和处理的呢？是通过Handler。

Handler构造：

　　Handler有几个构造重载，如果构造时不提供Looper类对象参数，会获取当前线程的Looper对象，即将当前线程的消息循环作为Handler关联的消息循环。

　　前面说过，不是所有线程都有一个消息循环，所以如果当前线程没有消息循环，而构造Handler对象时又没有指定Looper对象，则会抛出一个运行时异常：

        mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }

　　如果没有抛出异常，Handler对象构造好之后，它就关联了相应的Looper实例和消息队列实例，即完成绑定。

消息发送：

　　Handler对象的post方法和sendMessage方法本质上都是发送消息的方法(post类方法实质上是调用了sendMessage方法)。

　　所谓发送消息就是把消息放入消息队列中的合适位置，并且把消息的target设置为本Handler对象。

　　(这里将消息加入队列，也有一些什么线程唤醒的事儿咱们不深入讨论了)。

　　可以添加，也就相应地有一些移除方法。

消息处理：

　　在上面的Looper.loop()方法中，调用了消息对象target(即发送这个消息的Handler对象)的dispatchMessage()方法。

 　　/**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(Message msg) {

        // 首先，处理Message自己的callback，调用其run方法
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        }
        else {
            // 其次，调用Handler自留的接口对象
            // 这个成员变量声明时的注释如下：
            /**
             * Callback interface you can use when instantiating a Handler to
             * avoid having to implement your own subclass of Handler.
             */
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }

            // 最后，调用handleMessage方法处理消息，Handler类中这个方法为空，子类可以重写这个方法
            handleMessage(msg);
        }
    }

　　Handler类的handleMessage()方法默认实现为空：

    /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }

　　上面的代码中也解释了为什么一个消息队列可以关联很多个Handler对象，因为虽然队列只有一个，但是消息的target是当时把它加入的Handler对象。

　　所以当队列中的消息处理的时候，也会找到当时送它来的Handler对象，调用其相应的dispatchMessage()方法，进而调用其中的handleMessage()方法或者mCallback成员的handleMessage()方法来进行处理。

参考资料

　　Handler：http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html

　　Looper：http://developer.android.com/reference/android/os/Looper.html

　　比较好的几个博文：

　　Android应用程序线程消息循环模型分析：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6905587

　　Android应用程序消息处理机制（Looper、Handler）分析：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6817933

　　Android的消息队列模型：http://www.cnblogs.com/ghj1976/archive/2011/05/06/2038469.html

　　Android中的Handler, Looper, MessageQueue和Thread：http://www.cnblogs.com/xirihanlin/archive/2011/04/11/2012746.html

　　本博客其他相关博文：

　　Android中的UI线程与非UI线程：http://www.cnblogs.com/mengdd/p/3418780.html

　　说明：本文相关源码是Android 2.3.3版本的。