Handler+Looper+MessageQueue深入详解

在《Android异步处理一：使用Thread+Handler实现非UI线程更新UI界面》中，我们讲到使用Thread+Handler的方式来实现界面的更新，其实是在非UI线程发送消息到UI线程，通知UI线程进行界面更新，这一篇我们将深入学习Android线程间通讯的实现原理。

概述：Android使用消息机制实现线程间的通信，线程通过Looper建立自己的消息循环，MessageQueue是FIFO的消息队列，Looper负责从MessageQueue中取出消息，并且分发到消息指定目标Handler对象。Handler对象绑定到线程的局部变量Looper，封装了发送消息和处理消息的接口。

例子：在介绍原理之前，我们先介绍Android线程通讯的一个例子，这个例子实现点击按钮之后从主线程发送消息"hello"到另外一个名为” CustomThread”的线程。

代码下载

LooperThreadActivity.java

 

01package com.zhuozhuo;

02 

03import android.app.Activity;

04import android.os.Bundle;

05import android.os.Handler;

06import android.os.Looper;

07import android.os.Message;

08import android.util.Log;

09import android.view.View;

10import android.view.View.OnClickListener;

11 

12public class LooperThreadActivity extendsActivity{

13    /** Called when the activity is first created. */

14   

15    privatefinalint MSG_HELLO = 0;

16    privateHandler mHandler;

17   

18    @Override

19    publicvoidonCreate(Bundle savedInstanceState) {

20        super.onCreate(savedInstanceState);

21        setContentView(R.layout.main);

22        newCustomThread().start();//新建并启动CustomThread实例

23       

24        findViewById(R.id.send_btn).setOnClickListener(newOnClickListener() {

25           

26            @Override

27            publicvoidonClick(View v) {//点击界面时发送消息

28                String str ="hello";

29                Log.d("Test","MainThread is ready to send msg:"+ str);

30                mHandler.obtainMessage(MSG_HELLO, str).sendToTarget();//发送消息到CustomThread实例

31               

32            }

33        });

34       

35    }

36   

37   

38   

39   

40   

41    classCustomThreadextendsThread {

42        @Override

43        publicvoidrun() {

44            //建立消息循环的步骤

45            Looper.prepare();//1、初始化Looper

46            mHandler =newHandler(){//2、绑定handler到CustomThread实例的Looper对象

47                publicvoidhandleMessage (Message msg) {//3、定义处理消息的方法

48                    switch(msg.what) {

49                    caseMSG_HELLO:

50                        Log.d("Test","CustomThread receive msg:"+ (String) msg.obj);

51                    }

52                }

53            };

54            Looper.loop();//4、启动消息循环

55        }

56    }

57}

main.xml

view source

print?

01<?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?>

02<LinearLayoutxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

03    android:orientation="vertical"

04    android:layout_width="fill_parent"

05    android:layout_height="fill_parent"

06    >

07<TextView

08    android:layout_width="fill_parent"

09    android:layout_height="wrap_content"

10    android:text="@string/hello"

11    />

12<Buttonandroid:text="发送消息"android:id="@+id/send_btn"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"></Button>

13</LinearLayout>

Log打印结果：

原理：

我们看到，为一个线程建立消息循环有四个步骤：

1、 初始化Looper

2、 绑定handler到CustomThread实例的Looper对象

3、 定义处理消息的方法

4、 启动消息循环

下面我们以这个例子为线索，深入Android源代码，说明Android Framework是如何建立消息循环，并对消息进行分发的。

1、 初始化Looper : Looper.prepare()

Looper.java

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print?

1private static final ThreadLocal sThreadLocal =newThreadLocal();

2public static final void prepare() {

3        if(sThreadLocal.get() !=null) {

4            thrownewRuntimeException("Only one Looper may be created per thread");

5        }

6        sThreadLocal.set(newLooper());

7}

一个线程在调用Looper的静态方法prepare()时，这个线程会新建一个Looper对象，并放入到线程的局部变量中，而这个变量是不和其他线程共享的（关于ThreadLocal的介绍）。下面我们看看Looper()这个构造函数：

Looper.java

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print?

1final MessageQueue mQueue;

2private Looper() {

3        mQueue =newMessageQueue();

4        mRun =true;

5        mThread = Thread.currentThread();

6    }

可以看到在Looper的构造函数中，创建了一个消息队列对象mQueue，此时，调用Looper. prepare()的线程就建立起一个消息循环的对象（此时还没开始进行消息循环）。

2、 绑定handler到CustomThread实例的Looper对象 : mHandler= new Handler()

Handler.java

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print?

01final MessageQueue mQueue;

02finalLooper mLooper;

03public Handler() {

04        if(FIND_POTENTIAL_LEAKS) {

05            finalClass<?extendsHandler> klass = getClass();

06            if((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&

07                    (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) ==0) {

08                Log.w(TAG,"The following Handler class should be static or leaks might occur: "+

09                    klass.getCanonicalName());

10            }

11        }

12 

13        mLooper = Looper.myLooper();

14        if(mLooper ==null) {

15            thrownewRuntimeException(

16                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");

17        }

18        mQueue = mLooper.mQueue;

19        mCallback =null;

20}

Handler通过mLooper = Looper.myLooper();绑定到线程的局部变量Looper上去，同时Handler通过mQueue =mLooper.mQueue;获得线程的消息队列。此时，Handler就绑定到创建此Handler对象的线程的消息队列上了。

3、定义处理消息的方法：Override public void handleMessage (Message msg){}

子类需要覆盖这个方法，实现接受到消息后的处理方法。

4、启动消息循环 ： Looper.loop()

所有准备工作都准备好了，是时候启动消息循环了！Looper的静态方法loop()实现了消息循环。

Looper.java

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print?

01public static final void loop() {

02       Looper me = myLooper();

03       MessageQueue queue = me.mQueue;

04      

05       // Make sure the identity of this thread is that of the local process,

06       // and keep track of what that identity token actually is.

07       Binder.clearCallingIdentity();

08       finallongident = Binder.clearCallingIdentity();

09      

10       while(true) {

11           Message msg = queue.next();// might block

12           //if (!me.mRun) {

13           //    break;

14           //}

15           if(msg !=null) {

16               if(msg.target ==null) {

17                   // No target is a magic identifier for the quit message.

18                   return;

19               }

20               if(me.mLogging!=null) me.mLogging.println(

21                       ">>>>> Dispatching to "+ msg.target +" "

22                       + msg.callback +": "+ msg.what

23                       );

24               msg.target.dispatchMessage(msg);

25               if(me.mLogging!=null) me.mLogging.println(

26                       "<<<<< Finished to    "+ msg.target +" "

27                       + msg.callback);

28              

29               // Make sure that during the course of dispatching the

30               // identity of the thread wasn't corrupted.

31               finallongnewIdent = Binder.clearCallingIdentity();

32               if(ident != newIdent) {

33                   Log.wtf("Looper","Thread identity changed from 0x"

34                           + Long.toHexString(ident) +" to 0x"

35                           + Long.toHexString(newIdent) +" while dispatching to "

36                           + msg.target.getClass().getName() +" "

37                           + msg.callback +" what="+ msg.what);

38               }

39              

40               msg.recycle();

41           }

42       }

43   }

while(true)体现了消息循环中的“循环“，Looper会在循环体中调用queue.next()获取消息队列中需要处理的下一条消息。当msg != null且msg.target != null时，调用msg.target.dispatchMessage(msg);分发消息，当分发完成后，调用msg.recycle();回收消息。

msg.target是一个handler对象，表示需要处理这个消息的handler对象。Handler的void dispatchMessage(Message msg)方法如下：

Handler.java

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print?

01public void dispatchMessage(Message msg) {

02        if(msg.callback !=null) {

03            handleCallback(msg);

04        }else{

05            if(mCallback !=null) {

06                if(mCallback.handleMessage(msg)) {

07                    return;

08                }

09            }

10            handleMessage(msg);

11        }

12}

可见，当msg.callback== null 并且mCallback == null时，这个例子是由handleMessage(msg);处理消息，上面我们说到子类覆盖这个方法可以实现消息的具体处理过程。

总结：从上面的分析过程可知，消息循环的核心是Looper，Looper持有消息队列MessageQueue对象，一个线程可以把Looper设为该线程的局部变量，这就相当于这个线程建立了一个对应的消息队列。Handler的作用就是封装发送消息和处理消息的过程，让其他线程只需要操作Handler就可以发消息给创建Handler的线程。由此可以知道，在上一篇《Android异步处理一：使用Thread+Handler实现非UI线程更新UI界面》中，UI线程在创建的时候就建立了消息循环(在ActivityThread的public static final void main(String[] args)方法中实现)，因此我们可以在其他线程给UI线程的handler发送消息，达到更新UI的目的。