Android源码分析-消息队列和Looper

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前言

上周对Android中的事件派发机制进行了分析，这次博主要对消息队列和Looper的源码进行简单的分析。大家耐心看下去，其实消息队列的逻辑比事件派发机制简单多了，所以大家肯定会很容易看懂的。

概念

1. 什么是消息队列

消息队列在android中对应MessageQueue这个类，顾名思义，消息队列中存放了大量的消息（Message）

2.什么是消息

消息（Message）代表一个行为（what）或者一串动作（Runnable），有两处会用到Message：Handler和Messenger

3.什么是Handler和Messenger

Handler大家都知道，主要用来在线程中发消息通知ui线程更新ui。Messenger可以翻译为信使，可以实现进程间通信（IPC），Messenger采用一个单线程来处理所有的消息，而且进程间的通信都是通过发消息来完成的，感觉不能像AIDL那样直接调用对方的接口方法（具体有待考证），这是其和AIDL的主要区别，也就是说Messenger无法处理多线程，所有的调用都是在一个线程中串行执行的。Messenger的典型代码是这样的：new Messenger(service).send(msg)，它的本质还是调用了Handler的sendMessage方法

4.什么是Looper

Looper是循环的意思，它负责从消息队列中循环的取出消息然后把消息交给目标处理

5.线程有没有Looper有什么区别？

线程如果没有Looper，就没有消息队列，就无法处理消息，线程内部就无法使用Handler。这就是为什么在子线程内部创建Handler会报错："Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"，具体原因下面再分析。

6.如何让线程有Looper从而正常使用Handler？

在线程的run方法中加入如下两句：

Looper.prepare();

Looper.loop();

这一切不用我们来做，有现成的，HandlerThread就是带有Looper的线程。

想用线程的Looper来创建Handler，很简单，Handler handler = new Handler(thread.getLooper())，有了上面这几步，你就可以在子线程中创建Handler了，好吧，其实android早就为我们想到这一点了，也不用自己写，IntentService把我们该做的都做了，我们只要用就好了，具体怎么用后面再说。

消息队列和Looper的工作机制

一个Handler会有一个Looper，一个Looper会有一个消息队列，Looper的作用就是循环的遍历消息队列，如果有新消息，就把新消息交给它的目标处理。每当我们用Handler来发送消息，消息就会被放入消息队列中，然后Looper就会取出消息发送给它的目标target。一般情况，一个消息的target是发送这个消息的Handler，这么一来，Looper就会把消息交给Handler处理，这个时候Handler的dispatchMessage方法就会被调用，一般情况最终会调用Handler的handleMessage来处理消息，用handleMessage来处理消息是我们常用的方式。

源码分析

1. Handler发送消息的过程

    public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }
	
	public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }
	
	public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
		MessageQueue queue = mQueue;
		if (queue == null) {
			RuntimeException e = new RuntimeException(
					this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
			Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
			return false;
		}
		return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
	}
	
	private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        //这里msg被加入消息队列queue
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

2.Looper的工作过程

   public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        //从Looper中取出消息队列
        final 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();

        //死循环，循环的取消息，没有新消息就会阻塞
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block 这里会被阻塞，如果没有新消息
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

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

            //将消息交给target处理，这个target就是Handler类型
            msg.target.dispatchMessage(msg);

            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.recycle();
        }
    }

3.Handler如何处理消息

    /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }
    
    /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            //这个方法很简单，直接调用msg.callback.run();
            handleCallback(msg);
        } else {
            //如果我们设置了callback会由callback来处理消息
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            //否则消息就由这里来处理，这是我们最常用的处理方式
            handleMessage(msg);
        }
    }

我们再看看msg.callback和mCallback是啥东西

/*package*/ Runnable callback;

现在已经很明确了，msg.callback是个Runnable，什么时候会设置这个callback：handler.post(runnable)，相信大家都常用这个方法吧

 /**
 * Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
 * having to implement your own subclass of Handler.
 *
 * @param msg A {@link android.os.Message Message} object
 * @return True if no further handling is desired
 */
public interface Callback {
	public boolean handleMessage(Message msg);
}
	
final Callback mCallback;

而mCallback是个接口，可以这样来设置 Handler handler = new Handler(callback)，这个callback的意义是什么呢，代码里面的注释已经说了，可以让你不用创建Handler的子类但是还能照样处理消息，恐怕大家常用的方式都是新new一个Handler然后override其handleMessage方法来处理消息吧，从现在开始，我们知道，不创建Handler的子类也可以处理消息。多说一句，为什么创建Handler的子类不好？这是因为，类也是占空间的，一个应用class太多，其占用空间会变大，也就是应用会更耗内存。

HandlerThread简介

    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }

HandlerThread继承自Thread，其在run方法内部为自己创建了一个Looper，使用上HandlerThread和普通的Thread不一样，无法执行常见的后台操作，只能用来处理新消息，这是因为Looper.loop()是死循环，你的code根本执行不了，不过貌似你可以把你的code放在super.run()之前执行，但是这好像不是主流玩法，所以不建议这么做。

IntentService简介

    public void onCreate() {
        // TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock
        // during processing, and to have a static startService(Context, Intent)
        // method that would launch the service & hand off a wakelock.

        super.onCreate();
        HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
        thread.start();

        mServiceLooper = thread.getLooper();
        mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
    }

IntentService继承自Service，它是一个抽象类，其被创建的时候就new了一个HandlerThread和ServiceHandler，有了它，就可以利用IntentService做一些优先级较高的task，IntentService不会被系统轻易杀掉。使用IntentService也是很简单，首先startService(intent)，然后IntentService会把你的intent封装成Message然后通过ServiceHandler进行发送，接着ServiceHandler会调用onHandleIntent(Intent intent)来处理这个Message，onHandleIntent(Intent intent)中的intent就是你startService(intent)中的intent，ok，现在你需要做的是从IntentService派生一个子类并重写onHandleIntent方法，然后你只要针对不同的intent做不同的事情即可，事情完成后IntentService会自动停止。所以，IntentService是除了Thread和AsyncTask外又一执行耗时操作的方式，而且其不容易被系统干掉，建议关键操作采用IntentService。

在子线程创建Handler为什么会报错？

    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());
            }
        }
        //获取当前线程的Looper
        mLooper = Looper.myLooper();
        //报错的根本原因是：当前线程没有Looper
        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;
    }

如何避免这种错误：在ui线程使用Handler或者给子线程加上Looper。