詳解Android中Handler的實現原理_Android

在 Android 中，只有主線程才能操作 UI，但是主線程不能進行耗時操作，否則會阻塞線程，產生 ANR 異常，所以常常把耗時操作放到其它子線程進行。如果在子線程中需要更新 UI，一般是通過 Handler 發送訊息，主線程接受訊息並且進行相應的邏輯處理。除了直接使用 Handler，還可以通過 View 的 post 方法以及 Activity 的 runOnUiThread 方法來更新 UI，它們內部也是利用了 Handler 。在上一篇文章 Android AsyncTask源碼分析 中也講到，其內部使用了 Handler 把任務的處理結果傳回 UI 線程。

本文深入分析 Android 的訊息處理機制，瞭解 Handler 的工作原理。

Handler
先通過一個例子看一下 Handler 的用法。

public class MainActivity extends AppCompatActivity { private static final int MESSAGE_TEXT_VIEW = 0;  private TextView mTextView; private Handler mHandler = new Handler() {  @Override  public void handleMessage(Message msg) {   switch (msg.what) {    case MESSAGE_TEXT_VIEW:     mTextView.setText("UI成功更新");    default:     super.handleMessage(msg);   }  } }; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  super.onCreate(savedInstanceState);  setContentView(R.layout.activity_main);  Toolbar toolbar = (Toolbar) findViewById(R.id.toolbar);  setSupportActionBar(toolbar);  mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text_view);  new Thread(new Runnable() {   @Override   public void run() {    try {     Thread.sleep(3000);    } catch (InterruptedException e) {     e.printStackTrace();    }    mHandler.obtainMessage(MESSAGE_TEXT_VIEW).sendToTarget();   }  }).start(); }}

上面的代碼先是建立了一個 Handler的執行個體，並且重寫了 handleMessage 方法，在這個方法裡，便是根據接受到的訊息的類型進行相應的 UI 更新。那麼看一下 Handler的構造方法的源碼:

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;}

在構造方法中，通過調用 Looper.myLooper() 獲得了 Looper 對象。如果 mLooper 為空白，那麼會拋出異常："Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"，意思是：不能在未調用 Looper.prepare() 的線程建立 handler。上面的例子並沒有調用這個方法，但是卻沒有拋出異常。其實是因為主線程在啟動的時候已經幫我們調用過了，所以可以直接建立 Handler 。如果是在其它子線程，直接建立 Handler 是會導致應用崩潰的。

在得到 Handler 之後，又擷取了它的內部變數 mQueue， 這是 MessageQueue 對象，也就是訊息佇列，用於儲存 Handler 發送的訊息。

到此，Android 訊息機制的三個重要角色全部出現了，分別是 Handler 、Looper 以及 MessageQueue。 一般在代碼我們接觸比較多的是 Handler ，但 Looper 與 MessageQueue 卻是 Handler 運行時不可或缺的。

Looper
上一節分析了 Handler 的構造，其中調用了 Looper.myLooper() 方法，下面是它的源碼：

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

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

這個方法的代碼很簡單，就是從 sThreadLocal 中擷取 Looper 對象。sThreadLocal 是 ThreadLocal 對象，這說明 Looper 是線程獨立的。

在 Handler 的構造中，從拋出的異常可知，每個線程想要獲得 Looper 需要調用 prepare() 方法，繼續看它的代碼：

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));}

同樣很簡單，就是給 sThreadLocal 設定一個 Looper。不過需要注意的是如果 sThreadLocal 已經設定過了，那麼會拋出異常，也就是說一個線程只會有一個 Looper。建立 Looper 的時候，內部會建立一個訊息佇列：

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

現在的問題是， Looper看上去很重要的樣子，它到底是幹嘛的？
回答： Looper 開啟訊息迴圈系統，不斷從訊息佇列 MessageQueue 取出訊息交由 Handler 處理。

為什麼這樣說呢，看一下 Looper 的 loop方法：

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; // 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();  //無限迴圈 for (;;) {  Message msg = queue.next(); // might block  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);  }  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.recycleUnchecked(); }}

這個方法的代碼有點長，不去追究細節，只看整體邏輯。可以看出，在這個方法內部有個死迴圈，裡面通過 MessageQueue 的 next() 方法擷取下一條訊息，沒有擷取到會阻塞。如果成功擷取新訊息，便調用 msg.target.dispatchMessage(msg)，msg.target是 Handler 對象(下一節會看到)，dispatchMessage 則是分發訊息(此時已經運行在 UI 線程)，下面分析訊息的發送及處理流程。

訊息發送與處理
在子線程發送訊息時，是調用一系列的 sendMessage、sendMessageDelayed 以及 sendMessageAtTime 等方法，最終會輾轉調用 sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)，代碼如下：

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); } return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}

這個方法就是調用 enqueueMessage 在訊息佇列中插入一條訊息，在 enqueueMessage總中，會把 msg.target 設定為當前的 Handler 對象。

訊息插入訊息佇列後， Looper 負責從隊列中取出，然後調用 Handler 的 dispatchMessage 方法。接下來看看這個方法是怎麼處理訊息的：

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

首先，如果訊息的 callback 不是空，便調用 handleCallback 處理。否則判斷 Handler 的 mCallback 是否為空白，不為空白則調用它的 handleMessage方法。如果仍然為空白，才調用 Handler 自身的 handleMessage，也就是我們建立 Handler 時重寫的方法。

如果發送訊息時調用 Handler 的 post(Runnable r)方法，會把 Runnable封裝到訊息對象的 callback，然後調用 sendMessageDelayed，相關代碼如下：

public final boolean post(Runnable r){ return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);}private static Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); m.callback = r; return m;}

此時在 dispatchMessage中便會調用 handleCallback進行處理：

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

可以看到是直接調用了 run 方法處理訊息。

如果在建立 Handler時，直接提供一個 Callback 對象，訊息就交給這個對象的 handleMessage 方法處理。Callback 是 Handler 內部的一個介面：

public interface Callback { public boolean handleMessage(Message msg);}

以上便是訊息發送與處理的流程，發送時是在子線程，但處理時 dispatchMessage 方法運行在主線程。

總結
至此，Android訊息處理機制的原理就分析結束了。現在可以知道，訊息處理是通過 Handler 、Looper 以及 MessageQueue共同完成。 Handler 負責發送以及處理訊息，Looper 建立訊息佇列並不斷從隊列中取出訊息交給 Handler， MessageQueue 則用於儲存訊息。