Android Looper和Handler

Message：消息，其中包含了消息ID，消息处理对象以及处理的数据等，由MessageQueue统一列队，终由Handler处理。

 

Handler：处理者，负责Message的发送及处理。使用Handler时，需要实现handleMessage(Message msg)方法来对特定的Message进行处理，例如更新UI等。

 

MessageQueue：消息队列，用来存放Handler发送过来的消息，并按照FIFO规则执行。当然，存放Message并非实际意义的保存，而是将Message以链表的方式串联起来的，等待Looper的抽取。

 

Looper：消息泵，不断地从MessageQueue中抽取Message执行。因此，一个MessageQueue需要一个Looper。

 

Thread：线程，负责调度整个消息循环，即消息循环的执行场所。

 

Android系统的消息队列和消息循环都是针对具体线程的，一个线程可以存在（当然也可以不存在）一个消息队列和一个消 息循环（Looper），特定线程的消息只能分发给本线程，不能进行跨线程，跨进程通讯。但是创建的工作线程默认是没有消息循环和消息队列的，如果想让该 线程具有消息队列和消息循环，需要在线程中首先调用Looper.prepare()来创建消息队列，然后调用Looper.loop()进入消息循环。 如下例所示：

 

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();
      }
  }

这样你的线程就具有了消息处理机制了，在Handler中进行消息处理。

     Activity是一个UI线程，运行于主线程中，Android系统在启动的时候会为Activity创建一个消息队列和消息循环（Looper）。详细实现请参考ActivityThread.java文件

Android应用程序进程在启动的时候，会在进程中加载ActivityThread类，并且执行这个类的main函数，应用程序的消息循环过程就是在这个main函数里面实现的

public final class ActivityThread {
......

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

Looper.prepareMainLooper();

......

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

......

Looper.loop();

......

thread.detach();

......
}
}

这个函数做了两件事情，一是在主线程中创建了一个ActivityThread实例，二是通过Looper类使主线程进入消息循环中，这里我们只关注后者。

        首先看Looper.prepareMainLooper函数的实现，这是一个静态成员函数，定义在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java文件中：

  1 //Looper类分析
  2 //没找到合适的分析代码的办法，只能这么来了。每个重要行的上面都会加上注释
  3 //功能方面的代码会在代码前加上一段分析
  4 public class Looper {
  5    //static变量，判断是否打印调试信息。
  6     private static final boolean DEBUG = false;
  7     private static final boolean localLOGV = DEBUG ? Config.LOGD : Config.LOGV;
  8 
  9     // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
 10 //线程本地存储功能的封装，TLS，thread local storage,什么意思呢？因为存储要么在栈上，例如函数内定义的内部变量。要么在堆上，例如new或者malloc出来的东西
 11 //但是现在的系统比如Linux和windows都提供了线程本地存储空间，也就是这个存储空间是和线程相关的，一个线程内有一个内部存储空间，这样的话我把线程相关的东西就存储到
 12 //这个线程的TLS中，就不用放在堆上而进行同步操作了。
 13     private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
 14 //消息队列，MessageQueue，看名字就知道是个queue..
 15     final MessageQueue mQueue;
 16     volatile boolean mRun;
 17 //和本looper相关的那个线程，初始化为null
 18     Thread mThread;
 19     private Printer mLogging = null;
 20 //static变量，代表一个UI Process（也可能是service吧，这里默认就是UI）的主线程
 21     private static Looper mMainLooper = null;
 22     
 23      /** Initialize the current thread as a looper.
 24       * This gives you a chance to create handlers that then reference
 25       * this looper, before actually starting the loop. Be sure to call
 26       * {@link #loop()} after calling this method, and end it by calling
 27       * {@link #quit()}.
 28       */
 29 //往TLS中设上这个Looper对象的，如果这个线程已经设过了ｌｏｏｐｅｒ的话就会报错
 30 //这说明，一个线程只能设一个looper
 31     public static final void prepare() {
 32         if (sThreadLocal.get() != null) {
 33             throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
 34         }
 35         sThreadLocal.set(new Looper());
 36     }
 37     
 38     /** Initialize the current thread as a looper, marking it as an application's main 
 39      *  looper. The main looper for your application is created by the Android environment,
 40      *  so you should never need to call this function yourself.
 41      * {@link #prepare()}
 42      */
 43  //由framework设置的UI程序的主消息循环，注意，这个主消息循环是不会主动退出的
 44 //    
 45     public static final void prepareMainLooper() {
 46         prepare();
 47         setMainLooper(myLooper());
 48 //判断主消息循环是否能退出....
 49 //通过quit函数向looper发出退出申请
 50         if (Process.supportsProcesses()) {
 51             myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;
 52         }
 53     }
 54 
 55     private synchronized static void setMainLooper(Looper looper) {
 56         mMainLooper = looper;
 57     }
 58     
 59     /** Returns the application's main looper, which lives in the main thread of the application.
 60      */
 61     public synchronized static final Looper getMainLooper() {
 62         return mMainLooper;
 63     }
 64 
 65     /**
 66      *  Run the message queue in this thread. Be sure to call
 67      * {@link #quit()} to end the loop.
 68      */
 69 //消息循环，整个程序就在这里while了。
 70 //这个是static函数喔！
 71     public static final void loop() {
 72         Looper me = myLooper();//从该线程中取出对应的looper对象
 73         MessageQueue queue = me.mQueue;//取消息队列对象...
 74         while (true) {
 75             Message msg = queue.next(); // might block取消息队列中的一个待处理消息..
 76             //if (!me.mRun) {//是否需要退出？mRun是个volatile变量，跨线程同步的，应该是有地方设置它。
 77             //    break;
 78             //}
 79             if (msg != null) {
 80                 if (msg.target == null) {
 81                     // No target is a magic identifier for the quit message.
 82                     return;
 83                 }
 84                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
 85                         ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
 86                         + msg.callback + ": " + msg.what
 87                         );
 88                 msg.target.dispatchMessage(msg);
 89                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
 90                         "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "
 91                         + msg.callback);
 92                 msg.recycle();
 93             }
 94         }
 95     }
 96 
 97     /**
 98      * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
 99      * null if the calling thread is not associated with a Looper.
100      */
101 //返回和线程相关的looper
102     public static final Looper myLooper() {
103         return (Looper)sThreadLocal.get();
104     }
105 
106     /**
107      * Control logging of messages as they are processed by this Looper.  If
108      * enabled, a log message will be written to <var>printer</var> 
109      * at the beginning and ending of each message dispatch, identifying the
110      * target Handler and message contents.
111      * 
112      * @param printer A Printer object that will receive log messages, or
113      * null to disable message logging.
114      */
115 //设置调试输出对象，looper循环的时候会打印相关信息，用来调试用最好了。
116     public void setMessageLogging(Printer printer) {
117         mLogging = printer;
118     }
119     
120     /**
121      * Return the {@link MessageQueue} object associated with the current
122      * thread.  This must be called from a thread running a Looper, or a
123      * NullPointerException will be thrown.
124      */
125     public static final MessageQueue myQueue() {
126         return myLooper().mQueue;
127     }
128 //创建一个新的looper对象，
129 //内部分配一个消息队列，设置mRun为true
130     private Looper() {
131         mQueue = new MessageQueue();
132         mRun = true;
133         mThread = Thread.currentThread();
134     }
135 
136     public void quit() {
137         Message msg = Message.obtain();
138         // NOTE: By enqueueing directly into the message queue, the
139         // message is left with a null target.  This is how we know it is
140         // a quit message.
141         mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
142     }
143 
144     /**
145      * Return the Thread associated with this Looper.
146      */
147     public Thread getThread() {
148         return mThread;
149     }
150     //后面就简单了，打印，异常定义等。
151     public void dump(Printer pw, String prefix) {
152         pw.println(prefix + this);
153         pw.println(prefix + "mRun=" + mRun);
154         pw.println(prefix + "mThread=" + mThread);
155         pw.println(prefix + "mQueue=" + ((mQueue != null) ? mQueue : "(null"));
156         if (mQueue != null) {
157             synchronized (mQueue) {
158                 Message msg = mQueue.mMessages;
159                 int n = 0;
160                 while (msg != null) {
161                     pw.println(prefix + "  Message " + n + ": " + msg);
162                     n++;
163                     msg = msg.next;
164                 }
165                 pw.println(prefix + "(Total messages: " + n + ")");
166             }
167         }
168     }
169 
170     public String toString() {
171         return "Looper{"
172             + Integer.toHexString(System.identityHashCode(this))
173             + "}";
174     }
175 
176     static class HandlerException extends Exception {
177 
178         HandlerException(Message message, Throwable cause) {
179             super(createMessage(cause), cause);
180         }
181 
182         static String createMessage(Throwable cause) {
183             String causeMsg = cause.getMessage();
184             if (causeMsg == null) {
185                 causeMsg = cause.toString();
186             }
187             return causeMsg;
188         }
189     }
190 }

 

那怎么往这个消息队列中发送消息呢？？调用looper的static函数myQueue可以获得消息队列，这样你就可用自己往里边插入消息了。不过这种方法比较麻烦，这个时候handler类就发挥作用了。先来看看handler的代码，就明白了。

 1 class Handler{
 2 ..........
 3 //handler默认构造函数
 4 public Handler() {
 5 //这个if是干嘛用的暂时还不明白，涉及到java的深层次的内容了应该
 6         if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
 7             final Class<? extends Handler> klass = getClass();
 8             if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
 9                     (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
10                 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
11                     klass.getCanonicalName());
12             }
13         }
14 //获取本线程的looper对象
15 //如果本线程还没有设置looper，这回抛异常
16         mLooper = Looper.myLooper();
17         if (mLooper == null) {
18             throw new RuntimeException(
19                 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
20         }
21 //无耻啊，直接把looper的queue和自己的queue搞成一个了
22 //这样的话，我通过handler的封装机制加消息的话，就相当于直接加到了looper的消息队列中去了
23         mQueue = mLooper.mQueue;
24         mCallback = null;
25     }
26 //还有好几种构造函数，一个是带callback的，一个是带looper的
27 //由外部设置looper
28     public Handler(Looper looper) {
29         mLooper = looper;
30         mQueue = looper.mQueue;
31         mCallback = null;
32     }
33 // 带callback的，一个handler可以设置一个callback。如果有callback的话，
34 //凡是发到通过这个handler发送的消息，都有callback处理，相当于一个总的集中处理
35 //待会看dispatchMessage的时候再分析
36 public Handler(Looper looper, Callback callback) {
37         mLooper = looper;
38         mQueue = looper.mQueue;
39         mCallback = callback;
40     }
41 //
42 //通过handler发送消息
43 //调用了内部的一个sendMessageDelayed
44 public final boolean sendMessage(Message msg)
45     {
46         return sendMessageDelayed(msg, 0);
47     }
48 //FT，又封装了一层，这回是调用sendMessageAtTime了
49 //因为延时时间是基于当前调用时间的，所以需要获得绝对时间传递给sendMessageAtTime
50 public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
51     {
52         if (delayMillis < 0) {
53             delayMillis = 0;
54         }
55         return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
56     }
57 
58 
59 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
60     {
61         boolean sent = false;
62         MessageQueue queue = mQueue;
63         if (queue != null) {
64 //把消息的target设置为自己，然后加入到消息队列中
65 //对于队列这种数据结构来说，操作比较简单了
66             msg.target = this;
67             sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
68         }
69         else {
70             RuntimeException e = new RuntimeException(
71                 this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
72             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
73         }
74         return sent;
75     }
76 //还记得looper中的那个消息循环处理吗
77 //从消息队列中得到一个消息后，会调用它的target的dispatchMesage函数
78 //message的target已经设置为handler了，所以
79 //最后会转到handler的msg处理上来
80 //这里有个处理流程的问题
81 public void dispatchMessage(Message msg) {
82 //如果msg本身设置了callback，则直接交给这个callback处理了
83         if (msg.callback != null) {
84             handleCallback(msg);
85         } else {
86 //如果该handler的callback有的话，则交给这个callback处理了---相当于集中处理
87           if (mCallback != null) {
88                 if (mCallback.handleMessage(msg)) {
89                     return;
90                 }
91            }
92 //否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干
93             handleMessage(msg);
94         }
95     }
96 ..........
97 }

 

生成

       Message msg = mHandler.obtainMessage();

       msg.what = what;

       msg.sendToTarget();

 

发送

       MessageQueue queue = mQueue;

        if (queue != null) {

            msg.target = this;

            sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

        }

在Handler.java的sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法中，我们看到，它找到它所引用的MessageQueue，然后将Message的target设定成自己（目的是为了在处理消息环节，Message能找到正确的Handler），再将这个Message纳入到消息队列中。

抽取

        Looper me = myLooper();

        MessageQueue queue = me.mQueue;

        while (true) {

            Message msg = queue.next(); // might block

            if (msg != null) {

                if (msg.target == null) {

                    // No target is a magic identifier for the quit message.

                    return;

                }

                msg.target.dispatchMessage(msg);

                msg.recycle();

            }

        }

在Looper.java的loop()函数里，我们看到，这里有一个死循环，不断地从MessageQueue中获取下一个（next方法）Message，然后通过Message中携带的target信息，交由正确的Handler处理（dispatchMessage方法）。

 

处理

        if (msg.callback != null) {

            handleCallback(msg);

        } else {

            if (mCallback != null) {

                if (mCallback.handleMessage(msg)) {

                    return;

                }

            }

            handleMessage(msg);

        }

在Handler.java的dispatchMessage(Message msg)方法里，其中的一个分支就是调用handleMessage方法来处理这条Message，而这也正是我们在职责处描述使用Handler时需要实现handleMessage(Message msg)的原因。

至于dispatchMessage方法中的另外一个分支，我将会在后面的内容中说明。

至此，我们看到，一个Message经由Handler的发送，MessageQueue的入队，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的怀抱。而绕的这一圈，也正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。

 

3）剩下的部分，我们将讨论一下Handler所处的线程及更新UI的方式。

在主线程（UI线程）里，如果创建Handler时不传入Looper对象，那么将直接使用主线程（UI线程）的Looper对象（系统已经帮我们创建了）；在其它线程里，如果创建Handler时不传入Looper对象，那么，这个Handler将不能接收处理消息。在这种情况下，通用的作法是：

                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();

                               }

                }

在创建Handler之前，为该线程准备好一个Looper（Looper.prepare），然后让这个Looper跑起来（Looper.loop），抽取Message，这样，Handler才能正常工作。

因此，Handler处理消息总是在创建Handler的线程里运行。而我们的消息处理中，不乏更新UI的操作，不正确的线程直接更新UI将引发异常。因此，需要时刻关心Handler在哪个线程里创建的。

 

如何更新UI才能不出异常呢？SDK告诉我们，有以下4种方式可以从其它线程访问UI线程：

·      Activity.runOnUiThread(Runnable)

·      View.post(Runnable)

·      View.postDelayed(Runnable, long)

·      Handler

其中，重点说一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里，View获得当前线程（即UI线程）的Handler，然后将action对象post到Handler里。在Handler里，它将传递过来的action对象包装成一个Message（Message的callback为action），然后将其投入UI线程的消息循环中。在Handler再次处理该Message时，有一条分支（未解释的那条）就是为它所设，直接调用runnable的run方法。而此时，已经路由到UI线程里，因此，我们可以毫无顾虑的来更新UI。

4） 几点小结

·      Handler的处理过程运行在创建Handler的线程里

·      一个Looper对应一个MessageQueue

·      一个线程对应一个Looper

·      一个Looper可以对应多个Handler

·      不确定当前线程时，更新UI时尽量调用post方法