Android的Looper和Handler消息处理机制详解

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：

 

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

 

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：



LooperThread Thread {
   Handler mHandler;

   run() {
    Looper.prepare();

    mHandler = Handler() {
       handleMessage(Message msg) {
       
      }
    };

    Looper.loop();
  }
}


//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 printer
 * 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。
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）。
处理
   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