Handler+Looper+MessageQueue深入详解

概述：Android中的异步处理机制由四部分组成：Handler+Looper+MessageQueue＋message，用于实现线程间的通信。

用到的概念：

1. Handler： 主要作用是发送消息和处理消息。
2. Message：封装了线程间需要传输的信息。
3. MessageQueue：是FIFO的消息队列，用于存放Handler发送的信息，在调用Looper.prepard()方法实例化。
4. Looper：线程通过Looper建立自己的消息循环，Looper负责从MessageQueue中取出消息，并且分发到消息指定目标Handler对象。

异步处理的流程：

1. 首先需要在主线程中创建一个Handler对象，并且重写handlerMessage()方法
2. 然后当子线程需要进行UI操作时，就创建一个Message对象，并通过Handler对象将这条消息发送出去。
3. 之后这条消息会被添加到MessageQueue的队列中等待被处理。
4. 而Looper则会一直尝试从MessageQueue中取出待处理的消息，最后发回Handler的handlerMessage()方法中。
5. 由于Handler是在主线程中创建的，所以此时handlerMessage()方法中的代码也在主线程中执行，于是就可以安心的进行UI操作了。　　　　　

例子：在介绍原理之前，我们先介绍Android线程通讯的一个例子，这个例子实现点击按钮之后从主线程发送消息”hello”到另外一个名为” CustomThread”的线程。

LooperThreadActivity.java

package com.zhuozhuo;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;

public class LooperThreadActivity extends Activity{
   
 
 private final int MSG_HELLO = 0;
    private Handler mHandler;
 
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        new CustomThread().start();//新建并启动CustomThread实例
       
        findViewById(R.id.send_btn).setOnClickListener(new OnClickListener() {
   
   @Override
   public void onClick(View v) {//点击界面时发送消息
    String str = “hello”;
          Log.d(“Test”, “MainThread is ready to send msg:” + str);
    mHandler.obtainMessage(MSG_HELLO, str).sendToTarget();//发送消息到CustomThread实例
    
   }
  });
       
    }
   
   
   
   
   
    class CustomThread extends Thread {
     @Override
     public void run() {
      //建立消息循环的步骤
      Looper.prepare();//1、初始化Looper
      mHandler = new Handler(){//2、绑定handler到CustomThread实例的Looper对象
       public void handleMessage (Message msg) {//3、定义处理消息的方法
        switch(msg.what) {
        case MSG_HELLO:
         Log.d(“Test”, “CustomThread receive msg:” + (String) msg.obj);
        }
       }
      };
      Looper.loop();//4、启动消息循环
     }
    }
}

main.xml

<?xml version=”1.0″ encoding=”utf-8″?>
<LinearLayout xmlns:android=”http://schemas.android.com/apk/res/android”
    android:orientation=”vertical”
    android:layout_width=”fill_parent”
    android:layout_height=”fill_parent”
    >
<TextView 
    android:layout_width=”fill_parent”
    android:layout_height=”wrap_content”
    android:text=”@string/hello”
    />
<Button android:text=”发送消息” android:id=”@+id/send_btn” android:layout_width=”wrap_content” android:layout_height=”wrap_content”></Button>
</LinearLayout>

原理：

我们看到，为一个线程建立消息循环有四个步骤：

　　1、 初始化Looper

　　2、 绑定handler到CustomThread实例的Looper对象

　　3、 定义处理消息的方法

　　4、 启动消息循环

下面我们以这个例子为线索，深入Android源代码，说明Android Framework是如何建立消息循环，并对消息进行分发的。

1、 初始化Looper : Looper.prepare()

Looper.java

private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException(“Only one Looper may be created per thread”);
        }
        sThreadLocal.set(new Looper());
}

一个线程在调用Looper的静态方法prepare()时，这个线程会新建一个Looper对象，并放入到线程的局部变量中，而这个变量是不和其他线程共享的（关于ThreadLocal的介绍）。下面我们看看Looper()这个构造函数：

Looper.java

final MessageQueue mQueue;
private Looper() {
        mQueue = new MessageQueue();
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
    }

可以看到在Looper的构造函数中，创建了一个消息队列对象mQueue，此时，调用Looper. prepare()的线程就建立起一个消息循环的对象（此时还没开始进行消息循环）。

2、 绑定handler到CustomThread实例的Looper对象 : mHandler= new Handler()

Handler.java

final MessageQueue mQueue;
 final Looper mLooper;
public Handler() {
        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 = null;
}

Handler通过mLooper = Looper.myLooper();绑定到线程的局部变量Looper上去，同时Handler通过mQueue =mLooper.mQueue;获得线程的消息队列。此时，Handler就绑定到创建此Handler对象的线程的消息队列上了。

3、定义处理消息的方法：Override public void handleMessage (Message msg){}

子类需要覆盖这个方法，实现接受到消息后的处理方法。

4、启动消息循环 ： Looper.loop()

所有准备工作都准备好了，是时候启动消息循环了！Looper的静态方法loop()实现了消息循环。

Looper.java

public static final void loop() {
        Looper me = myLooper();
        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();
       
        while (true) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            //if (!me.mRun) {
            //    break;
            //}
            if (msg != null) {
                if (msg.target == null) {
                    // No target is a magic identifier for the quit message.
                    return;
                }
                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
                        “>>>>> Dispatching to ” + msg.target + ” ”
                        + msg.callback + “: ” + msg.what
                        );
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.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(“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);
                }
               
                msg.recycle();
            }
        }
    }

while(true)体现了消息循环中的“循环“，Looper会在循环体中调用queue.next()获取消息队列中需要处理的下一条消息。当msg != null且msg.target != null时，调用msg.target.dispatchMessage(msg);分发消息，当分发完成后，调用msg.recycle();回收消息。

msg.target是一个handler对象，表示需要处理这个消息的handler对象。Handler的void dispatchMessage(Message msg)方法如下：

Handler.java

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

可见，当msg.callback== null 并且mCallback == null时，这个例子是由handleMessage(msg);处理消息，上面我们说到子类覆盖这个方法可以实现消息的具体处理过程。

总结：从上面的分析过程可知，消息循环的核心是Looper，Looper持有消息队列MessageQueue对象，一个线程可以把Looper设为该线程的局部变量，这就相当于这个线程建立了一个对应的消息队列。Handler的作用就是封装发送消息和处理消息的过程，让其他线程只需要操作Handler就可以发消息给创建Handler的线程。

可参考文章：Android异步消息处理机制完全解析，带你从源码的角度彻底理解