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Android 異步消息處理機制 讓你深入理解 Looper、Handler、Message三者關系

很多人面試肯定都被問到過,請問Android中的Looper , Handler , Message有什么關系?很多人面試肯定都被問到過,請問Android中的Looper , Handler , Message有什么關系?本篇博客目的首先為大家從源碼角度介紹3者關系,然后給出一個容易記憶的結論。 1、 概述Handler 、 Looper 、Message 這三者都與Android異步消息處理線程相關的概念。那么什么叫異步消息處理線程呢? 異步消息處理線程啟動后會進入一個無限的循環體之中,每循環一次,從其內部的消息隊列中取出一個消息,然后回調相應的消息處理函數,執行完成一個消息后則繼續循環。若消息隊列為空,線程則會阻塞等待。 說了這一堆,那么和Handler 、 Looper 、Message有啥關系?其實Looper負責的就是創建一個MessageQueue,然后進入一個無限循環體不斷從該MessageQueue中讀取消息,而消息的創建者就是一個或多個Handler 。 2、 源碼解析 1、Looper 對于Looper主要是prepare()和loop()兩個方法。 首先看prepare()方法 public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(true));
}
 sThreadLocal是一個ThreadLocal對象,可以在一個線程中存儲變量。可以看到,在第5行,將一個Looper的實例放入了ThreadLocal,并且2-4行判斷了sThreadLocal是否為null,否則拋出異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被調用兩次,同時也保證了一個線程中只有一個Looper實例~相信有些哥們一定遇到這個錯誤。 下面看Looper的構造方法: private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
}
在構造方法中,創建了一個MessageQueue(消息隊列)。 然后我們看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();

        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.recycle();
        }
}
 第2行: public static Looper myLooper() { return sThreadLocal.get(); } 方法直接返回了sThreadLocal存儲的Looper實例,如果me為null則拋出異常,也就是說looper方法必須在prepare方法之后運行。 第6行:拿到該looper實例中的mQueue(消息隊列) 13到45行:就進入了我們所說的無限循環。 14行:取出一條消息,如果沒有消息則阻塞。 27行:使用調用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交給msg的target的dispatchMessage方法去處理。Msg的target是什么呢?其實就是handler對象,下面會進行分析。 44行:釋放消息占據的資源。 Looper主要作用: 1、 與當前線程綁定,保證一個線程只會有一個Looper實例,同時一個Looper實例也只有一個MessageQueue。 2、 loop()方法,不斷從MessageQueue中去取消息,交給消息的target屬性的dispatchMessage去處理。 好了,我們的異步消息處理線程已經有了消息隊列(MessageQueue),也有了在無限循環體中取出消息的哥們,現在缺的就是發送消息的對象了,于是乎:Handler登場了。 2、Handler使用Handler之前,我們都是初始化一個實例,比如用于更新UI線程,我們會在聲明的時候直接初始化,或者在onCreate中初始化Handler實例。所以我們首先看Handler的構造方法,看其如何與MessageQueue聯系上的,它在子線程中發送的消息(一般發送消息都在非UI線程)怎么發送到MessageQueue中的。 public Handler() {
        this(null, false);
}
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;
    }
 14行:通過Looper.myLooper()獲取了當前線程保存的Looper實例,然后在19行又獲取了這個Looper實例中保存的MessageQueue(消息隊列),這樣就保證了handler的實例與我們Looper實例中MessageQueue關聯上了。 然后看我們最常用的sendMessage方法    public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }    public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }  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);
    } 輾轉反則最后調用了sendMessageAtTime,在此方法內部有直接獲取MessageQueue然后調用了enqueueMessage方法,我們再來看看此方法:  private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    } enqueueMessage中首先為meg.target賦值為this,【如果大家還記得Looper的loop方法會取出每個msg然后交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理消息】,也就是把當前的handler作為msg的target屬性。最終會調用queue的enqueueMessage的方法,也就是說handler發出的消息,最終會保存到消息隊列中去。 現在已經很清楚了Looper會調用prepare()和loop()方法,在當前執行的線程中保存一個Looper實例,這個實例會保存一個MessageQueue對象,然后當前線程進入一個無限循環中去,不斷從MessageQueue中讀取Handler發來的消息。然后再回調創建這個消息的handler中的dispathMessage方法,下面我們趕快去看一看這個方法: public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    } 可以看到,第10行,調用了handleMessage方法,下面我們去看這個方法:   /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }
    可以看到這是一個空方法,為什么呢,因為消息的最終回調是由我們控制的,我們在創建handler的時候都是復寫handleMessage方法,然后根據msg.what進行消息處理。 例如: private Handler mHandler = new Handler()
{
public void handleMessage(android.os.Message msg)
{
switch (msg.what)
{
case value:

break;

default:
break;
}
};
}; 到此,這個流程已經解釋完畢,讓我們首先總結一下 1、首先Looper.prepare()在本線程中保存一個Looper實例,然后該實例中保存一個MessageQueue對象;因為Looper.prepare()在一個線程中只能調用一次,所以MessageQueue在一個線程中只會存在一個。 2、Looper.loop()會讓當前線程進入一個無限循環,不端從MessageQueue的實例中讀取消息,然后回調msg.target.dispatchMessage(msg)方法。 3、Handler的構造方法,會首先得到當前線程中保存的Looper實例,進而與Looper實例中的MessageQueue想關聯。 4、Handler的sendMessage方法,會給msg的target賦值為handler自身,然后加入MessageQueue中。 5、在構造Handler實例時,我們會重寫handleMessage方法,也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終調用的方法。 好了,總結完成,大家可能還會問,那么在Activity中,我們并沒有顯示的調用Looper.prepare()和Looper.loop()方法,為啥Handler可以成功創建呢,這是因為在Activity的啟動代碼中,已經在當前UI線程調用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。 3、Handler post 今天有人問我,你說Handler的post方法創建的線程和UI線程有什么關系? 其實這個問題也是出現這篇博客的原因之一;這里需要說明,有時候為了方便,我們會直接寫如下代碼: mHandler.post(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());
mTxt.setText("yoxi");
}
}); 然后run方法中可以寫更新UI的代碼,其實這個Runnable并沒有創建什么線程,而是發送了一條消息,下面看源碼:  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;
    } 可以看到,在getPostMessage中,得到了一個Message對象,然后將我們創建的Runable對象作為callback屬性,賦值給了此message. 注:產生一個Message對象,可以new ?,也可以使用Message.obtain()方法;兩者都可以,但是更建議使用obtain方法,因為Message內部維護了一個Message池用于Message的復用,避免使用new 重新分配內存。  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);
    }最終和handler.sendMessage一樣,調用了sendMessageAtTime,然后調用了enqueueMessage方法,給msg.target賦值為handler,最終加入MessagQueue. 可以看到,這里msg的callback和target都有值,那么會執行哪個呢? 其實上面已經貼過代碼,就是dispatchMessage方法:  public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }第2行,如果不為null,則執行callback回調,也就是我們的Runnable對象。 好了,關于Looper , Handler , Message 這三者關系上面已經敘述的非常清楚了。 最后來張圖解: 希望圖片可以更好的幫助大家的記憶~~ 4、后話 其實Handler不僅可以更新UI,你完全可以在一個子線程中去創建一個Handler,然后使用這個handler實例在任何其他線程中發送消息,最終處理消息的代碼都會在你創建Handler實例的線程中運行。 new Thread()
{
private Handler handler;
public void run()
{

Looper.prepare();
Looper.loop();
handler = new Handler()
{
public void handleMessage(android.os.Message msg)
{
Log.e("TAG",Thread.currentThread().getName());
};
};
};

}.start(); Android不僅給我們提供了異步消息處理機制讓我們更好的完成UI的更新,其實也為我們提供了異步消息處理機制代碼的參考~~不僅能夠知道原理,最好還可以將此設計用到其他的非Android項目中去~~
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