Android的消息处理机制（Looper，Handler，Message）

浏览数：19 / 时间：2015年06月11日

Handler

Handler的定义：

主要接收子线程发送的数据，并用此数据配合主线程更新UI。

当应用程序启动时，Android首先会开启一个主线程（也就是UI线程），主线程为管理界面中的UI空间进行事件分发。比如说，你点击了一个Button，Andriod会分发事件到Button上，来响应你的操作。如果此时需要一个耗时的操作，例如联网读取数据，或者读取本地较大的一个文件的时候，你不能把这些操作放在主线程中，应该放在一个子线程中，因为子线程涉及到UI更新，Android主线程是线程不安全的，也就是说，更新UI只能在主线程中更新，子线程中操作是危险的。这个时候，Handler就出现来解决这个复杂的问题，由于Handler运行主线程（UI线程中），它与子线程可以通过Message对象来传递数据。这个时候，Handler就承担着接收子线程传递过来（子线程用sendMessage()方法传递）Message对象，把这些消息放入主线程队列中，配合主线程进行更新UI。

Android提供了Handler和Looper来满足线程间的通信。Handler先进先出原则。Looper类用来管理特定线程内对象之间的消息交换。

Looper：一个线程可以产生一个Looper对象，由它来管理此线程类的Message Queue（消息队列）。

Handler：你可以构造Handler对象来与Looper沟通，以便push新消息到Message Quene里，或者接收Looper（从Message Quene取出）所送来的消息。

Message Quene（消息队列）：用来存放线程放入的消息。

线程：UI thread通常就是Main thread，Android启动时会替它建立一个Message Quene。以下内容摘抄自eoe：

学习android的一大乐趣是可以通过源码学习google大牛们的设计思想。android源码中包含了大量的设计模式，除此以外，android sdk还精心为我们设计了各种helper类，对于和我一样渴望水平得到进阶的人来说，都太值得一读了。这不，前几天为了了解android的消息处理机制，我看了Looper，Handler，Message这几个类的源码，结果又一次被googler的设计震撼了，特与大家分享。

Android的消息处理有三个核心类：Looper,Handler,Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是Message Quene被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此没有将其作为核心类。下面一一介绍：

线程的魔法师Looper

Looper的字面意思是循环者，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建线程很简单：

 1 public class LooperThread extends Thread{
 2     @Override
 3     public void run(){
 4         //将当前线程初始化为Looper线程
 5          Looper.prepare();
 6         //......其他处理，如实例化Handler
 7         //......开始循环处理消息队列
 8          Looper.loop();
 9      }
10 }

通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！是不是很神奇？让我们放慢镜头，看看这两行代码各自做了什么。

1）Looper.prepare()

通过上图可以看到，现在你的线程里有了一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？请看以下源码：

 1 public class Looper{
 2     //每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal,即线程本地存储(TLS)对象
 3     private static final ThreadLocal sThreadLocal=new ThreadLocal();
 4     //Looper内的消息队列
 5     final MessageQueue mQueue;
 6     //当前线程
 7     Thread mThread;
 8     //...其他属性
 9     
10     //每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程
11     private Looper (){
12         mQueue=new MessageQueue();
13         mRun=true;
14         mThread=Thread.currentThread();
15      }
16      //我们调用该方法会在调用此线程的TLS中创建Looper对象
17     public static final void prepare(){
18          if(sThreadLocal.get()!=null){
19         //试图在有Looper的线程中再次Looper将抛出异常
20         throw new RuntimeException("only one Looper may be created per thread");
21     }
22     sThreadLocal.set(new Looper());
23     }
24     //其他方法
25 }

　　通过源码，prepare()的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。

2）Looper.loop()

调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：

 1   public static final void loop() {
 2         Looper me = myLooper();  //得到当前线程Looper
 3         MessageQueue queue = me.mQueue;  //得到当前looper的MQ
 4          
 5         // 这两行没看懂= = 不过不影响理解
 6         Binder.clearCallingIdentity();
 7         final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
 8         // 开始循环
 9         while (true) {
10             Message msg = queue.next(); // 取出message
11             if (msg != null) {
12                 if (msg.target == null) {
13                     // message没有target为结束信号，退出循环
14                     return;
15                 }
16                 // 日志。。。
17                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
18                         ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
19                         + msg.callback + ": " + msg.what
20                         );
21                 // 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler
22                 msg.target.dispatchMessage(msg);
23                 // 还是日志。。。
24                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
25                         "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "
26                         + msg.callback);
27                  
28                 // 下面没看懂，同样不影响理解
29                 final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
30                 if (ident != newIdent) {
31                     Log.wtf("Looper", "Thread identity changed from 0x"
32                             + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
33                             + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
34                             + msg.target.getClass().getName() + " "
35                             + msg.callback + " what=" + msg.what);
36                 }
37                 // 回收message资源
38                 msg.recycle();
39             }
40         }
41     }

除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如Looper.myLooper()得到当前线程looper对象：

public static final Looper myLooper(){

//在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper

return (Looper)ThreadLocal.get();

}

　　getThread()得到looper对象所属线程：

public Thread getThread(){

return mThread;

}

quit()方法结束looper循环：

public void quit(){

//创建一个空的message，它的target为NULL，表示结束循环消息

Message msg=Message.obtain();

//发出消息

mQueen.enqueueMessage(msg,0);

}

到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：

1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal

2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行

3.Looper使一个线程变成Looper线程。

那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面请看Handler！

异步处理大师 Handler

什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联到当前线程的looper，不过这应该是可以set的。默认的构造方法：

 1 public class handler {
 2  
 3     final MessageQueue mQueue;  // 关联的MQ
 4     final Looper mLooper;  // 关联的looper
 5     final Callback mCallback; 
 6     // 其他属性
 7  
 8     public Handler() {
 9         // 没看懂，直接略过，，，
10         if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
11             final Class<? extends Handler> klass = getClass();
12             if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
13                     (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
14                 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
15                     klass.getCanonicalName());
16             }
17         }
18         // 默认将关联当前线程的looper
19         mLooper = Looper.myLooper();
20         // looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用
21         if (mLooper == null) {
22             throw new RuntimeException(
23                 "Can‘t create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
24         }
25         // 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上
26         mQueue = mLooper.mQueue;
27         mCallback = null;
28     }
29      
30     // 其他方法
31 }

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

 1 public class LooperThread extends Thread {
 2     private Handler handler1;
 3     private Handler handler2;
 4  
 5     @Override
 6     public void run() {
 7         // 将当前线程初始化为Looper线程
 8         Looper.prepare();
 9          
10         // 实例化两个handler
11         handler1 = new Handler();
12         handler2 = new Handler();
13          
14         // 开始循环处理消息队列
15         Looper.loop();
16     }
17 }

加入handler后的效果如下图：

可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能由一个Looper！

Handler发送消息

有了Handler之后，我们就可以使用post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int),sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：

 1     // 此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象，它的run方法将在handler关联的looper线程中执行
 2     public final boolean post(Runnable r)
 3     {
 4        // 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message
 5        return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
 6     }
 7  
 8     private final Message getPostMessage(Runnable r) {
 9         Message m = Message.obtain();  //得到空的message
10         m.callback = r;  //将runnable设为message的callback，
11         return m;
12     }
13  
14     public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
15     {
16         boolean sent = false;
17         MessageQueue queue = mQueue;
18         if (queue != null) {
19             msg.target = this;  // message的target必须设为该handler！
20             sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
21         }
22         else {
23             RuntimeException e = new RuntimeException(
24                 this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
25             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
26         }
27         return sent;
28     }

其他方法就不罗列了，总之通过handler发出的message有如下特点：

1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码

msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post发出的message，其callback为Runnable对象

Handler处理消息

说完消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的，见源码：

 1     // 处理消息，该方法由looper调用
 2     public void dispatchMessage(Message msg) {
 3         if (msg.callback != null) {
 4             // 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！
 5             handleCallback(msg);
 6         } else {
 7             // 如果handler本身设置了callback，则执行callback
 8             if (mCallback != null) {
 9                  /* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。见http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */
10                 if (mCallback.handleMessage(msg)) {
11                     return;
12                 }
13             }
14             // 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage
15             handleMessage(msg);
16         }
17     }
18      
19     // 处理runnable消息
20     private final void handleCallback(Message message) {
21         message.callback.run();  //直接调用run方法！
22     }
23     // 由子类实现的钩子方法
24     public void handleMessage(Message msg) {
25     }

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现为（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处。

Handler的用处

将handler描述为”异步处理大师“，这个归功于Handler拥有下面两个重要特点：

1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。

这就解决了Android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。Android的主线程也是一个looper线程(looper在Android中运用很广），我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在Activity中创建handler并将传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用Handler发送消息通知Activity更新UI。(过程如图)

下面给出sample代码，仅供参考：

 1 public class TestDriverActivity extends Activity {
 2     private TextView textview;
 3      
 4     @Override
 5     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 6         super.onCreate(savedInstanceState);
 7         setContentView(R.layout.main);
 8         textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);
 9         // 创建并启动工作线程
10         Thread workerThread = new Thread(new SampleTask(new MyHandler()));
11         workerThread.start();
12     }
13      
14     public void appendText(String msg) {
15         textview.setText(textview.getText() + "\n" + msg);
16     }
17      
18     class MyHandler extends Handler {
19         @Override
20         public void handleMessage(Message msg) {
21             String result = msg.getData().getString("message");
22             // 更新UI
23             appendText(result);
24         }
25     }
26 }
27  
28  
29  
30 public class SampleTask implements Runnable {
31     private static final String TAG = SampleTask.class.getSimpleName();
32     Handler handler;
33      
34     public SampleTask(Handler handler) {
35         super();
36         this.handler = handler;
37     }
38  
39     @Override
40     public void run() {
41         try {  // 模拟执行某项任务，下载等
42             Thread.sleep(5000);
43             // 任务完成后通知activity更新UI
44             Message msg = prepareMessage("task completed!");
45             // message将被添加到主线程的MQ中
46             handler.sendMessage(msg);
47         } catch (InterruptedException e) {
48             Log.d(TAG, "interrupted!");
49         }
50  
51     }
52  
53     private Message prepareMessage(String str) {
54         Message result = handler.obtainMessage();
55         Bundle data = new Bundle();
56         data.putString("message", str);
57         result.setData(data);
58         return result;
59     }
60  
61 }