Android Looper和Handler

朱雀 2022-08-27 05:39 222阅读 0赞

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：

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：

//Looper类分析
    //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
    //功能方面的代码会在代码前加上一段分析
    public class Looper {
       //static变量，判断是否打印调试信息。
        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().
    //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
    //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
    //这个线程的TLS中，就不用放在堆上而进行同步操作了。
        private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
    //消息队列，MessageQueue，看名字就知道是个queue..
        final MessageQueue mQueue;
        volatile boolean mRun;
    //和本looper相关的那个线程，初始化为null
        Thread mThread;
        private Printer mLogging = null;
    //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
        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
    //这说明，一个线程只能设一个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
    //    
        public static final void prepareMainLooper() {
            prepare();
            setMainLooper(myLooper());
    //判断主消息循环是否能退出....
    //通过quit函数向looper发出退出申请
            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.
         */
    //消息循环，整个程序就在这里while了。
    //这个是static函数喔！
        public static final void loop() {
            Looper me = myLooper();//从该线程中取出对应的looper对象
            MessageQueue queue = me.mQueue;//取消息队列对象...
            while (true) {
                Message msg = queue.next(); // might block取消息队列中的一个待处理消息..
                //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。
                //    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.
         */
    //返回和线程相关的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.
         */
    //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。
        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;
        }
    //创建一个新的looper对象，
    //内部分配一个消息队列，设置mRun为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;
        }
        //后面就简单了，打印，异常定义等。
        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。

class Handler{
    ..........
    //handler默认构造函数
    public Handler() {
    //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
            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());
                }
            }
    //获取本线程的looper对象
    //如果本线程还没有设置looper，这回抛异常
            mLooper = Looper.myLooper();
            if (mLooper == null) {
                throw new RuntimeException(
                    "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
            }
    //无耻啊，直接把looper的queue和自己的queue搞成一个了
    //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
            mQueue = mLooper.mQueue;
            mCallback = null;
        }
    //还有好几种构造函数，一个是带callback的，一个是带looper的
    //由外部设置looper
        public Handler(Looper looper) {
            mLooper = looper;
            mQueue = looper.mQueue;
            mCallback = null;
        }
    // 带callback的，一个handler可以设置一个callback。如果有callback的话，
    //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
    //待会看dispatchMessage的时候再分析
    public Handler(Looper looper, Callback callback) {
            mLooper = looper;
            mQueue = looper.mQueue;
            mCallback = callback;
        }
    //
    //通过handler发送消息
    //调用了内部的一个sendMessageDelayed
    public final boolean sendMessage(Message msg)
        {
            return sendMessageDelayed(msg, 0);
        }
    //FT，又封装了一层，这回是调用sendMessageAtTime了
    //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
    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) {
    //把消息的target设置为自己，然后加入到消息队列中
    //对于队列这种数据结构来说，操作比较简单了
                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;
        }
    //还记得looper中的那个消息循环处理吗
    //从消息队列中得到一个消息后，会调用它的target的dispatchMesage函数
    //message的target已经设置为handler了，所以
    //最后会转到handler的msg处理上来
    //这里有个处理流程的问题
    public void dispatchMessage(Message msg) {
    //如果msg本身设置了callback，则直接交给这个callback处理了
            if (msg.callback != null) {
                handleCallback(msg);
            } else {
    //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
              if (mCallback != null) {
                    if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                        return;
                    }
               }
    //否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干
                handleMessage(msg);
            }
        }
    ..........
    }

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。

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）。

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

转载自：[http://www.cnblogs.com/tt\_mc/archive/2012/01/30/2331876.html][http_www.cnblogs.com_tt_mc_archive_2012_01_30_2331876.html]

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