[Android]從源碼中探討Handler機制

先來看一段代碼：

Thread thread = new Thread() {public void run() {//子線程中發送訊息給主線程Message msg = new Message();msg.what = 200;msg.obj = param;msg.arg1 = 3;handler.sendMessage(msg);};};Handler handler = new Handler() {public void handleMessage(Message msg) {//主線程接收到訊息，更新UI};};

這段代碼熟悉嗎？
在Android中，有兩種線程：主線程（UI線程，不允許做耗時的操作）和子線程（非UI線程，不允許操作介面元素）。而Handler是實現子線程與UI線程之間通訊的橋樑。那到底這是怎麼實現的呢？帶著這個疑問，我們去Android源碼中尋找答案吧！

先看一下Handler的構造方法：

public Handler() {    this(null, false);}public Handler(Callback callback, boolean async) {    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;}

構造方法中初始化了以下的兩個變數：

final MessageQueue mQueue;//訊息佇列（鏈表結構，下面會分析到）final Looper mLooper;//可理解為訊息處理器

而MessageQueue是Looper的成員屬性。


下面跟蹤Handler的sendMessage(msg)方法進去，可看到這個方法：

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {    MessageQueue queue = mQueue;    if (queue == null) {}    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);}private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {     //注意這一行，將Handler自已賦值給了Message的target屬性，下面的析中會用到    msg.target = this;    if (mAsynchronous) {        msg.setAsynchronous(true);    }    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}

我們再看一下MessageQueue的enqueueMessage(msg,when)方法的實現：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {    synchronized (this) {        msg.when = when;        Message p = mMessages;        boolean needWake;        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {            // New head, wake up the event queue if blocked.            msg.next = p;            mMessages = msg;            needWake = mBlocked;        } else {            // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake            // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue            // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();            Message prev;            for (;;) {                prev = p;                p = p.next;                if (p == null || when < p.when) {                    break;                }                if (needWake && p.isAsynchronous()) {                    needWake = false;                }            }            msg.next = p; // invariant: p == prev.next            prev.next = msg;        }        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.        if (needWake) {            nativeWake(mPtr);        }    }    return true;}

上面的代碼中，我們可得知：
訊息在MessageQueue類中是按鏈表的方式儲存的，MessageQueue類中以成員屬性變數mMessages記錄了一個排在最前面的訊息 ，每當有新訊息插入時，根據時間(when)的先後順序重新排列，時間最早的在最前面。

我們在Looper類的注釋中，找到下面這樣的範例程式碼：

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();  }}

這個樣本可在直接在我們平常開發中使用。注意到，這裡也建立了一個Handler執行個體，就像我們常在Activity中建立一樣。我們知道，Activity是運行在UI線程中的，而UI線程也是一個線程，所以，我們猜想，Activity中建立Handler執行個體跟在這個樣本的線程中建立是一樣的效果。
我們還發現樣本中，Handler的建立的前後分別調用了兩個靜態方法：

Looper.prepare();Looper.loop()；

這裡面大有學問，在繼續往下分析之前，我們再大膽猜測UI線程載入Activity的過程的前後也調用了這兩個方法。

public static void prepare() {    prepare(true);}//設定當前線程私人的Looper對象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));}//定義當前線程私人的Looper對象static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();//擷取當前線程私人的Looper對象public static Looper myLooper() {    return sThreadLocal.get();}

prepare()方法實際上是為當前線程建立了自己私人的Looper對象，連同它的屬性MessageQueue訊息佇列也是當前線程私人的。其他線程可以有他們自己的那個Looper，但不可以訪問當前線程的Looper。

Looper.loop();用於線上程中不斷地處理MessageQueue訊息佇列中的訊息，看一下它的實現代碼：

/** * Run the message queue in this thread. Be sure to call * {@link #quit()} to end the loop. */public static void loop() {    final Looper me = myLooper();    if (me == null) {        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");    }    final MessageQueue queue = me.mQueue;    for (;;) {        Message msg = queue.next(); // might block        if (msg == null) {            // No message indicates that the message queue is quitting.            return;        }        msg.target.dispatchMessage(msg);        msg.recycle();    }}

方法實現中，用一個死迴圈不斷地提取MessageQueue隊列中的訊息，然後調用訊息的Target去分發這個訊息。Target是什麼? 正是上面分析到的Handler的enqueueMessage(...)方法中所設定的Handler自已本身。

再看一下Handler類的dispatchMessage(msg)方法：

/** * Handle system messages here. */public void dispatchMessage(Message msg) {    if (msg.callback != null) {        handleCallback(msg);    } else {        if (mCallback != null) {            if (mCallback.handleMessage(msg)) {                return;            }        }        handleMessage(msg);    }}

這裡調用到了我們非常熟悉的handleMessage(msg)方法了。

下面總結一下：

在多線程的環境中，主線程和子線程之間互動是通過一個鏈表結構的訊息佇列(MessageQueue)，子線程只管往裡面放入訊息(Message),訊息是按時間的先後順序排列的，主線程用一個訊息處理器（Looper）不斷地逐個逐個地處理掉訊息。

 

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