Handle的原理(Looper、Handler、Message三者关系)

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介绍

前面的内容对Handler做了介绍，也讲解了如何使用handler，但是我们并不知道他的实现原理。本文从源码的角度来分析如何实现的。

首先我们得知道Handler，Looper，Message Queue三者之间的关系

• Handler封装了消息的发送，也负责接收消。内部会跟Looper关联。
• Looper 消息封装的载，内部包含了MessageQueue，负责从MessageQueue取出消息，然后交给Handler处理
• MessageQueue 就是一个消息队列，负责存储消息，有消息过来就存储起来，Looper会循环的从MessageQueue读取消息。

源码分析

当我们new一个Handler对象的时候，看看他的构造方法里面做了什么.

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    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 = callback;
    mAsynchronous = async;
}

从源码中我们看到他会调用Looper.myLooper方法获取一个Looper对象，然后从Looper对象获取到MessageQueue对象。

Looper myLooper()

跟进去看看Looper.myLooper()方法做了什么。这是一个静态方法，可以类名.方法名直接调用。

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

这个方法里面就一行代码，从sThreadLocal中获取一个Looper对象，sThreadLocal是一个ThreadLocal对象，可以在一个线程中存储变量。底层是ThreadLocalMap，既然是Map类型那肯定得先set一个Looper对象，然后我们才能从sThreadLocal对象里面get一个Looper对象。

ActivityThread main()

说到这里得给大家介绍一个新的类ActivityThread，ActivityThread类是Android APP进程的初始类，它的main函数是这个APP进程的入口。我们看看这个main函数干了什么事情。

public static final void main(String[] args) {
        ------
        Looper.prepareMainLooper();
        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = new Handler();
        }

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

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        Looper.loop();
        -----
}

在第二行代码调用Looper.prepareMainLooper()方法，第13行调用了Looper.loop()方法。

Looper prepareMainLooper()

继续跟进Looper.prepareMainLooper()方法,在这个方法中第一行代码调用了内部的prepare方法。prepareMainLooper有点像单例模式中的getInstance方法，只不过getInstance会当时返回一个对象，而prepareMainLooper会新建一个Looper对象，存储在sThreadLocal中。

public static void prepareMainLooper() {
    prepare(false);
    synchronized (Looper.class) {
        if (sMainLooper != null) {
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
        }
        sMainLooper = myLooper();
    }
}

Looper prepare()

继续跟进prepare方法，看第5行代码，新建了一个Looper对象，调用sThreadLocal.set方法把Looper对象保存起来。看到这里我想聪明的你们肯定明白了为什么new Handler对象的时候调用Looper.myLooper()方法能从sThreadLocal对象中取到Looper对象。

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));
}

Looper 构造方法

文章开头我们就讲到Looper内部包含了MessageQueue，其实就是在new Looper对象的时候就new了一个MessageQueue对象。

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

Looper loop()

ActivityThread类main方法中调用了Looper的两个方法，前面我们解释了prepareMainLooper()，现在来看第二个方法loop()。

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();//获取Looper对象
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue;//从Looper对象获取MessageQueue对象

    // 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 (;;) {//死循环  一直从MessageQueue中遍历消息
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
            return;
        }

        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
        final Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }

        final long traceTag = me.mTraceTag;
        if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
            Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
        }
        try {
            //调用handler的dispatchMessage方法，把消息交给handler处理
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }

        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();
    }
}

这个方法的代码呢比较多。我都给代码加上了注释。其实就是一个死循环，一直会从MessageQueue中取消息，如果取到了消息呢，会执行msg.target.dispatchMessage(msg)这行代码，msg.target就是handler，其实就是调用handler的dispatchMessage方法，然后把从MessageQueue中取到的message传入进去。

Handler dispatchMessage()

public void dispatchMessage(Message msg) {
    //如果callback不为空，说明发送消息的时候是post一个Runnable对象
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {//这个是用来拦截消息的
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);//最终调用我们重写的handleMessage方法
    }
}

这个方法对消息做最后处理，如果是post类型调用handleCallback方法处理，如果是sendMessage发送的消息。看我们有没有拦截消息，如果没有最终调用handleMessage方法处理。

Handler handleCallback()

看到这里我们知道为什么post一个Runnable对象，run方法执行的代码在主线程了吧，因为底层根本就没有开启线程，就只是调用了run方法而已。

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}

前面我们从创建handler对象开始，以及创建Looper，创建MessageQueue的整个流程，现在来分析下，当我们调用post以及sendMessage方法时，怎么把Message添加到MessageQueue。

Handler post()

调用了getPostMessage方法，把Runnable传递进去。

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

Handler getPostMessage()

首先调用Message.obtain()方法，取出一个Message对象，这个方法之前有讲过，然后把Runnable对象赋值了Message对象的callback属性。看到这里我们也明白了dispatchMessage方法为什么要先判断callback是否为空了吧。

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

Handler enqueueMessage()

在post方法里面调用了sendMessageDelayed方法，其实最终调用的是enqueueMessage方法，所以我这里就直接看enqueueMessage方法源码。第一行代码就把handler自己赋值给messgae对象的target属性。然后调用MessageQueue的enqueueMessage方法把当前的Messgae添加进去。

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

总结

总结:handler负责发送消息，Looper负责接收Handler发送的消息，并直接把消息回传给Handler自己。MessageQueue就是一个存储消息的容器。

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