Android源码分析--Handler和Looper机制详解
在Android系统中的应用程序，与Java的应用程序相同，都是靠消息驱动，简单的说就是：有一个消息队列，我们可以不断的向这个消息队列中添加消息，并从中取出消息，处理消息。Android中与此工作相关的主要是由Handler，Looper以及Message来完成。
- Looper类：为一个线程运行着一个消息循环，内部有一个消息队列，每一个线程只允许最多存在一个Looper；
- Handler类：允许你向一个线程的消息队列中发送消息，处理消息；
- Message类：消息类。
使用样例
首先，我们通过一个简单的例子来学习如何使用，Looper和Handler，并通过这个例子来研究一下其工作原理；
1.我们在LooperThread中为消息循环做准备，并创建一个Handler用于处理消息，注意Handler的创建要在调用Looper.prepare()之后；
public class LooperThread extends Thread {
public Handler mHandler;
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// TODO Auto-generated method stub
super.handleMessage(msg);
Log.w("LooperThread", "handleMessage::Thread id---" + getId());
}
};
}
Looper.loop();
notifyAll();
}
}2.接下来我们在主线程中创建一个新的线程，并通过LooperThread中的Handler向LooperThread线程发送消息；
final LooperThread mLooperThread = new LooperThread();
mLooperThread.start();
new Thread() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
while (mLooperThread.mHandler == null) {
try {
wait();//防止在发送消息时Handler还没建立
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
mLooperThread.mHandler.sendEmptyMessage(0);
Log.w(TAG, "Send Message::Thread id ---" + getId());
}
}.start();该例子主要是新创建一个Thread，并在该线程中向LooperThread发送消息。为了防止在发送消息时Handler还没建立，进行了同步，在mHandler为null时，阻塞该线程以等待，当建立了Handler后唤醒该线程。可以在log中看到结果：
Looper分析
由上面的例子我们可以看到如果我们想在本线程中进行消息管理，首先需要调用Looper.prepare方法，那就让我们一起首先来看一下这个方法：
public static void prepare() {
prepare(true);
}
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));
}可以看到在prepare方法中首先判断了该线程中是否已经创建了Looper，接着调用了ThreadLocal的set方法。ThreadLocal是Java中的线程局部变量类，它使得各线程能够保持各自独立的一个对象，一般情况下，通过ThreadLocal.set() 到线程中的对象是该线程自己使用的对象，其他线程是不需要访问的，也访问不到的。对于ThreadLocal机制在这里不做过多赘述。
在这里我们为该线程set了一个Looper，接下来然我们看看Looper的构造函数：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}可以看到，在构造方法中，我们创建了一个新的消息队列并设置了当前的线程。
接下来我们创建了一个Handler，关于Handler我们一会了分析，在最后我们调用了Looper的loop方法用来进行消息循环。让我们来看看这个方法：
public static void loop() {
//myLooper()方法就是通过sThreadLocal.get()返回我们刚刚设置的Looper
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;
// 确保线程和本地进程是一致的，并且记录这个identity token
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // 可能会阻塞
if (msg == null) {
// 没有消息则表明这个消息队列退出了.
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);
}
//分发该消息
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// 确保在分发的过程中该线程没有崩溃
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();
}
}可以看到，loop方法主要是从消息队列中不断的取出消息，并将该消息分发出去。
总结一下，Looper的工作：
- 封装了一个消息队列，
- 利用prepare将Looper和调用prepare方法的线程联系起来
- 利用loop函数分发消息
Handler分析
知道了Looper的工作，让我们来看看如何把消息发送出去。首先来看看它的构造方法，
public Handler(Callback callback, boolean async) {
......
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;
}无参数的构造方法调用了this(null, flase)构造方法，可以看到，在在Handler的成员变量中有一个Looper，首先获取了当前创建Handler的线程的Looper，另外可以看到在Handler中也保存了一个消息队列最终指向了Looper的消息队列。
当我们调用了sendMessage方法之后就向Looper发送了一条消息，让我们看看这个方法，消息是如何被传递的。sendMessage方法最终会调用到sendMessageAtTime方法来：
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);
}可以看到，sendMessage方法最终调用了queue.enqueueMessage方法将消息加入到了Looper中的消息队列。
在上面我们看到了我们分发消息是调用了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);
}
}可以看到，dispatchMessage设置了一套消息处理的优先机制：
- 如果Message自带了Callback，则交给Message的Callback处理；
- 如果Handler了设置了Callback，则交给Handler的Callback处理；
- 如果两者都没有，则调用handleMessage方法处理。
Handler和Looper的同步问题
在上面的例子中我们可以发现，Handler和Looper是存在同步问题的，如果在LooperThread中Handler还没创建起来，在第二个线程中就发送了消息，这样就会引发空指针异常。在上面，我参考了Android中的HandlerThread，利用了wait/notifyAll的方法解决了这个问题，在实际使用时我们完全可以使用HandlerThread来完成。
final HandlerThread mHandlerThread = new HandlerThread("LooperThread");
mHandlerThread.start();
final Handler mHandler = new Handler(mHandlerThread.getLooper()){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// TODO Auto-generated method stub
super.handleMessage(msg);
Log.w("LooperThread", "handleMessage::Thread id---" + mHandlerThread.getId());
}
};
new Thread() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
mHandler.sendEmptyMessage(0);
Log.w(TAG, "Send Message::Thread id ---" + getId());
}
}.start();我们可以来看一下HandlerThread的源码：
@Override
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
public Looper getLooper() {
if (!isAlive()) {
return null;
}
// If the thread has been started, wait until the looper has been created.
synchronized (this) {
while (isAlive() && mLooper == null) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
return mLooper;
}可以看到，这个的思想和我们刚刚例子中所用的是一致的。
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