Android訊息處理機制Looper和Handler詳解_Android

Message：訊息，其中包含了訊息ID，訊息處理對象以及處理的資料等，由MessageQueue統一列隊，終由Handler處理。Handler：處理者，負責Message的發送及處理。使用Handler時，需要實現handleMessage(Message msg)方法來對特定的Message進行處理，例如更新UI等。MessageQueue：訊息佇列，用來存放Handler發送過來的訊息，並按照FIFO規則執行。當然，存放Message並非實際意義的儲存，而是將Message以鏈表的方式串聯起來的，等待Looper的抽取。Looper：訊息泵，不斷地從MessageQueue中抽取Message執行。因此，一個MessageQueue需要一個Looper。Thread：線程，負責調度整個訊息迴圈，即訊息迴圈的執行場所。

Android系統的訊息佇列和訊息迴圈都是針對具體線程的，一個線程可以存在（當然也可以不存在）一個訊息佇列和一個消 息迴圈（Looper），特定線程的訊息只能分發給本線程，不能進行跨線程，跨進程通訊。但是建立的背景工作執行緒預設是沒有訊息迴圈和訊息佇列的，如果想讓該 線程具有訊息佇列和訊息迴圈，需要線上程中首先調用Looper.prepare()來建立訊息佇列，然後調用Looper.loop()進入訊息迴圈。 如下例所示：

 LooperThread Thread {    Handler mHandler;    run() {     Looper.prepare();     mHandler = Handler() {        handleMessage(Message msg) {                }     };     Looper.loop();   } }

 //Looper類分析
 //沒找到合適的分析代碼的辦法，只能這麼來了。每個重要行的上面都會加上注釋
 //功能方面的代碼會在代碼前加上一段分析

 public class Looper {  //static變數，判斷是否列印調試資訊。   private static final boolean DEBUG = false;   private static final boolean localLOGV = DEBUG ? Config.LOGD : Config.LOGV;    // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare(). //執行緒區域儲存功能的封裝，TLS，thread local storage,什麼意思呢？因為儲存要麼在棧上，例如函數內定義的內部變數。要麼在堆上，例如new或者malloc出來的東西 //但是現在的系統比如Linux和windows都提供了執行緒區域儲存空間，也就是這個儲存空間是和線程相關的，一個線程內有一個內部儲存空間，這樣的話我把線程相關的東西就儲存到 //這個線程的TLS中，就不用放在堆上而進行同步操作了。   private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); //訊息佇列，MessageQueue，看名字就知道是個queue..   final MessageQueue mQueue;   volatile boolean mRun; //和本looper相關的那個線程，初始化為null   Thread mThread;   private Printer mLogging = null; //static變數，代表一個UI Process（也可能是service吧，這裡預設就是UI）的主線程   private static Looper mMainLooper = null;      /** Initialize the current thread as a looper.    * This gives you a chance to create handlers that then reference    * this looper, before actually starting the loop. Be sure to call    * {@link #loop()} after calling this method, and end it by calling    * {@link #quit()}.    */ //往TLS中設上這個Looper對象的，如果這個線程已經設過了ｌｏｏｐｅｒ的話就會報錯 //這說明，一個線程只能設一個looper   public static final void prepare() {     if (sThreadLocal.get() != null) {       throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");     }     sThreadLocal.set(new Looper());   }      /** Initialize the current thread as a looper, marking it as an application's main    * looper. The main looper for your application is created by the Android environment,   * so you should never need to call this function yourself.   * {@link #prepare()}   */ //由framework設定的UI程式的主訊息迴圈，注意，這個主訊息迴圈是不會主動退出的 //     public static final void prepareMainLooper() {     prepare();     setMainLooper(myLooper()); //判斷主訊息迴圈是否能退出.... //通過quit函數向looper發出退出申請     if (Process.supportsProcesses()) {       myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;     }   }    private synchronized static void setMainLooper(Looper looper) {     mMainLooper = looper;   }      /** Returns the application's main looper, which lives in the main thread of the application.   */   public synchronized static final Looper getMainLooper() {     return mMainLooper;   }    /**   * Run the message queue in this thread. Be sure to call   * {@link #quit()} to end the loop.   */ //訊息迴圈，整個程式就在這裡while了。 //這個是static函數喔！   public static final void loop() {     Looper me = myLooper();//從該線程中取出對應的looper對象     MessageQueue queue = me.mQueue;//取訊息佇列對象...     while (true) {       Message msg = queue.next(); // might block取訊息佇列中的一個待處理訊息..       //if (!me.mRun) {//是否需要退出？mRun是個volatile變數，跨線程同步的，應該是有地方設定它。       //  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);         msg.recycle();       }     }   }    /**   * Return the Looper object associated with the current thread. Returns   * null if the calling thread is not associated with a Looper.  *///返回和線程相關的looper public static final Looper myLooper() {   return (Looper)sThreadLocal.get(); } /**  * Control logging of messages as they are processed by this Looper. If  * enabled, a log message will be written to <var>printer</var>   * at the beginning and ending of each message dispatch, identifying the  * target Handler and message contents.  *   * @param printer A Printer object that will receive log messages, or  * null to disable message logging.  *///設定調試輸出對象，looper迴圈的時候會列印相關資訊，用來調試用最好了。 public void setMessageLogging(Printer printer) {   mLogging = printer; }  /**  * Return the {@link MessageQueue} object associated with the current  * thread. This must be called from a thread running a Looper, or a  * NullPointerException will be thrown.  */ public static final MessageQueue myQueue() {   return myLooper().mQueue; }//建立一個新的looper對象，//內部分配一個訊息佇列，設定mRun為true private Looper() {   mQueue = new MessageQueue();   mRun = true;   mThread = Thread.currentThread(); } public void quit() {   Message msg = Message.obtain();   // NOTE: By enqueueing directly into the message queue, the   // message is left with a null target. This is how we know it is   // a quit message.   mQueue.enqueueMessage(msg, 0); } /**  * Return the Thread associated with this Looper.  */ public Thread getThread() {   return mThread; } //後面就簡單了，列印，異常定義等。 public void dump(Printer pw, String prefix) {   pw.println(prefix + this);   pw.println(prefix + "mRun=" + mRun);   pw.println(prefix + "mThread=" + mThread);   pw.println(prefix + "mQueue=" + ((mQueue != null) ? mQueue : "(null"));   if (mQueue != null) {     synchronized (mQueue) {       Message msg = mQueue.mMessages;       int n = 0;       while (msg != null) {         pw.println(prefix + " Message " + n + ": " + msg);         n++;         msg = msg.next;       }       pw.println(prefix + "(Total messages: " + n + ")");     }   } } public String toString() {   return "Looper{"     + Integer.toHexString(System.identityHashCode(this))     + "}"; } static class HandlerException extends Exception {   HandlerException(Message message, Throwable cause) {     super(createMessage(cause), cause);   }   static String createMessage(Throwable cause) {     String causeMsg = cause.getMessage();     if (causeMsg == null) {       causeMsg = cause.toString();     }     return causeMsg;   } }}

那怎麼往這個訊息佇列中發送訊息呢？？調用looper的static函數myQueue可以獲得訊息佇列，這樣你就可用自己往裡邊插入訊息了。不過這種方法比較麻煩，這個時候handler類就發揮作用了。先來看看handler的代碼，就明白了。

 class Handler{ .......... //handler預設建構函式 public Handler() { //這個if是幹嘛用的暫時還不明白，涉及到java的深層次的內容了應該     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());       }     } //擷取本線程的looper對象 //如果本線程還沒有設定looper，這回拋異常     mLooper = Looper.myLooper();     if (mLooper == null) {       throw new RuntimeException(         "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");     } //無恥啊，直接把looper的queue和自己的queue搞成一個了 //這樣的話，我通過handler的封裝機制加訊息的話，就相當於直接加到了looper的訊息佇列中去了     mQueue = mLooper.mQueue;     mCallback = null;   } //還有好幾種建構函式，一個是帶callback的，一個是帶looper的 //由外部設定looper   public Handler(Looper looper) {     mLooper = looper;     mQueue = looper.mQueue;     mCallback = null;   } // 帶callback的，一個handler可以設定一個callback。如果有callback的話， //凡是發到通過這個handler發送的訊息，都有callback處理，相當於一個總的集中處理 //待會看dispatchMessage的時候再分析 public Handler(Looper looper, Callback callback) {     mLooper = looper;     mQueue = looper.mQueue;     mCallback = callback;   } // //通過handler發送訊息 //調用了內部的一個sendMessageDelayed public final boolean sendMessage(Message msg)   {     return sendMessageDelayed(msg, 0);   } //FT，又封裝了一層，這回是調用sendMessageAtTime了 //因為延時時間是基於當前調用時間的，所以需要獲得絕對時間傳遞給sendMessageAtTime 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)   {     boolean sent = false;     MessageQueue queue = mQueue;     if (queue != null) { //把訊息的target設定為自己，然後加入到訊息佇列中 //對於隊列這種資料結構來說，操作比較簡單了       msg.target = this;       sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);     }     else {       RuntimeException e = new RuntimeException(         this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");       Log.w("Looper", e.getMessage(), e);     }     return sent;   } //還記得looper中的那個訊息迴圈處理嗎 //從訊息佇列中得到一個訊息後，會調用它的target的dispatchMesage函數 //message的target已經設定為handler了，所以 //最後會轉到handler的msg處理上來 //這裡有個處理流程的問題 public void dispatchMessage(Message msg) { //如果msg本身設定了callback，則直接交給這個callback處理了     if (msg.callback != null) {       handleCallback(msg);     } else { //如果該handler的callback有的話，則交給這個callback處理了---相當於集中處理      if (mCallback != null) {         if (mCallback.handleMessage(msg)) {           return;         }      } //否則交給派生處理,基類預設處理是什麼都不幹       handleMessage(msg);     }   } .......... }

產生

    Message msg = mHandler.obtainMessage();    msg.what = what;    msg.sendToTarget();

發送

    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，我們看到，它找到它所引用的MessageQueue，然後將Message的target設定成自己（目的是為了在處理訊息環節，Message能找到正確的Handler），再將這個Message納入到訊息佇列中。

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()函數裡，我們看到，這裡有一個死迴圈，不斷地從MessageQueue中擷取下一個（next方法）Message，然後通過Message中攜帶的target資訊，交由正確的Handler處理（dispatchMessage方法）。

處理

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

在Handler.java的dispatchMessage(Message msg)方法裡，其中的一個分支就是調用handleMessage方法來處理這條Message，而這也正是我們在職責處描述使用Handler時需要實現handleMessage(Message msg)的原因。

至於dispatchMessage方法中的另外一個分支，我將會在後面的內容中說明。

至此，我們看到，一個Message經由Handler的發送，MessageQueue的入隊，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的懷抱。而繞的這一圈，也正好協助我們將同步操作變成了非同步作業。

3）剩下的部分，我們將討論一下Handler所處的線程及更新UI的方式。

在主線程（UI線程）裡，如果建立Handler時不傳入Looper對象，那麼將直接使用主線程（UI線程）的Looper對象（系統已經幫我們建立了）；在其它線程裡，如果建立Handler時不傳入Looper對象，那麼，這個Handler將不能接收處理訊息。在這種情況下，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();                }        }

在建立Handler之前，為該線程準備好一個Looper（Looper.prepare），然後讓這個Looper跑起來（Looper.loop），抽取Message，這樣，Handler才能正常工作。

因此，Handler處理訊息總是在建立Handler的線程裡運行。而我們的訊息處理中，不乏更新UI的操作，不正確的線程直接更新UI將引發異常。因此，需要時刻關心Handler在哪個線程裡建立的。

如何更新UI才能不出異常呢？SDK告訴我們，有以下4種方式可以從其它線程訪問UI線程：

·      Activity.runOnUiThread(Runnable)
·      View.post(Runnable)
·      View.postDelayed(Runnable, long)
·      Handler
其中，重點說一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法裡，View獲得當前線程（即UI線程）的Handler，然後將action對象post到Handler裡。在Handler裡，它將傳遞過來的action對象封裝成一個Message（Message的callback為action），然後將其投入UI線程的訊息迴圈中。在Handler再次處理該Message時，有一條分支（未解釋的那條）就是為它所設，直接調用runnable的run方法。而此時，已經路由到UI線程裡，因此，我們可以毫無顧慮的來更新UI。

4） 幾點小結

·      Handler的處理過程運行在建立Handler的線程裡
·      一個Looper對應一個MessageQueue
·      一個線程對應一個Looper
·      一個Looper可以對應多個Handler
·      不確定當前線程時，更新UI時盡量調用post方法