android的消息处理机制(图文+源码分析)—Looper/Handler/Message

本文分两部分，第二部分是原文，第一部分是概括，即从原文中截取的主要知识点。（初学者建议先看第二部分）

第一部分

Android 跟消息处理的四个核心类是 Looper、Handler、Message以及MQ（Message Queue），但我们在使用Android的消息机制的时候，不需要用到MQ，因为它已经被封装到了Looper里了。

线程的魔法师Looper      

     Looper是整个机制的核心，它内部包含了MQ，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程，将普通线程变成Looper线程的方法“

   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。

异步处理大师Handlerhandler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当前线程的looper，不过这也是可以set的。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。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。2，post发出的message，其callback为Runnable对象。

封装大师 message

在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。 1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。 2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存 3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。

    

第二部分

作为一个大三的预备程序员，我学习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和Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MQ被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此我没将其作为核心类。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Looper线程很简单：

复制代码代码如下:

publicclass LooperThread extends Thread { 
@Override 
publicvoid run() { 
// 将当前线程初始化为Looper线程 
Looper.prepare(); 

// ...其他处理，如实例化handler 

// 开始循环处理消息队列 
Looper.loop(); 
} 
} 

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，现在你的线程中有一个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？咱们来看源码。

复制代码代码如下:

publicclass Looper { 
// 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 
privatestaticfinal ThreadLocal sThreadLocal =new ThreadLocal(); 
// Looper内的消息队列 
final MessageQueue mQueue; 
// 当前线程 
Thread mThread; 
// 。。。其他属性 

// 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程 
private Looper() { 
mQueue =new MessageQueue(); 
mRun =true; 
mThread = Thread.currentThread(); 
} 

// 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象 
publicstaticfinalvoid prepare() { 
if (sThreadLocal.get() !=null) { 
// 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常 
thrownew RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 
} 
sThreadLocal.set(new Looper()); 
} 
// 其他方法 
} 

通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。如果你还不清楚什么是ThreadLocal，请参考《理解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：

复制代码代码如下:

publicstaticfinalvoid loop() { 
Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper 
MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ 

// 这两行没看懂= = 不过不影响理解 
Binder.clearCallingIdentity(); 
finallong ident = Binder.clearCallingIdentity(); 
// 开始循环 
while (true) { 
Message msg = queue.next(); // 取出message 
if (msg !=null) { 
if (msg.target ==null) { 
// message没有target为结束信号，退出循环 
return; 
} 
// 日志。。。 
if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( 
">>>>> Dispatching to "+ msg.target +"" 
+ msg.callback +": "+ msg.what 
); 
// 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler 
msg.target.dispatchMessage(msg); 
// 还是日志。。。 
if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( 
"<<<<< Finished to "+ msg.target +"" 
+ msg.callback); 

// 下面没看懂，同样不影响理解 
finallong newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 
if (ident != newIdent) { 
Log.wtf("Looper", "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); 
} 
// 回收message资源 
msg.recycle(); 
} 
} 
} 

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：

复制代码代码如下:

publicstaticfinal Looper myLooper() { // 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looperreturn (Looper)sThreadLocal.get(); }

getThread()得到looper对象所属线程：

复制代码代码如下:

public Thread getThread() { return mThread; }

quit()方法结束looper循环：

复制代码代码如下:

publicvoid 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 
mQueue.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？下面有请Handler！（掌声~~~）

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当前线程的looper，不过这也是可以set的。默认的构造方法：

复制代码代码如下:

publicclass handler { 

final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ 
final Looper mLooper; // 关联的looper 
final Callback mCallback; 
// 其他属性 

public Handler() { 
// 没看懂，直接略过，，， 
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()); 
} 
} 
// 默认将关联当前线程的looper 
mLooper = Looper.myLooper(); 
// looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用 
if (mLooper ==null) { 
thrownew RuntimeException( 
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 
} 
// 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 
mQueue = mLooper.mQueue; 
mCallback =null; 
} 

// 其他方法 
} 

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

复制代码代码如下:

publicclass LooperThread extends Thread { 
private Handler handler1; 
private Handler handler2; 

@Override 
publicvoid run() { 
// 将当前线程初始化为Looper线程 
Looper.prepare(); 

// 实例化两个handler 
handler1 =new Handler(); 
handler2 =new Handler(); 

// 开始循环处理消息队列 
Looper.loop(); 
} 
} 

加入handler后的效果如下图：

可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个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：

复制代码代码如下:

// 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 
publicfinalboolean post(Runnable r) 
{ 
// 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message 
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 
} 

privatefinal Message getPostMessage(Runnable r) { 
Message m = Message.obtain(); //得到空的message 
m.callback = r; //将runnable设为message的callback， 
return m; 
} 

publicboolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) 
{ 
boolean sent =false; 
MessageQueue queue = mQueue; 
if (queue !=null) { 
msg.target =this; // message的target必须设为该handler！ 
sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); 
} 
else { 
RuntimeException e =new RuntimeException( 
this+" sendMessageAtTime() called with no mQueue"); 
Log.w("Looper", e.getMessage(), e); 
} 
return sent; 
} 

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

复制代码代码如下:

msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post发出的message，其callback为Runnable对象

Handler处理消息

说完了消息的发送，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

复制代码代码如下:

// 处理消息，该方法由looper调用 
publicvoid dispatchMessage(Message msg) { 
if (msg.callback !=null) { 
// 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！ 
handleCallback(msg); 
} else { 
// 如果handler本身设置了callback，则执行callback 
if (mCallback !=null) { 
/* 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 */ 
if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
return; 
} 
} 
// 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage 
handleMessage(msg); 
} 
} 

// 处理runnable消息 
privatefinalvoid handleCallback(Message message) { 
message.callback.run(); //直接调用run方法！ 
} 
// 由子类实现的钩子方法 
publicvoid handleMessage(Message msg) { 
} 

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（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

我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：

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。

              

2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。

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并将其引用传递给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：

复制代码代码如下:

publicclass TestDriverActivity extends Activity { 
private TextView textview; 

@Override 
protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.main); 
textview = (TextView) findViewById(R.id.textview); 
// 创建并启动工作线程 
Thread workerThread =new Thread(new SampleTask(new MyHandler())); 
workerThread.start(); 
} 

publicvoid appendText(String msg) { 
textview.setText(textview.getText() +"\n"+ msg); 
} 

class MyHandler extends Handler { 
@Override 
publicvoid handleMessage(Message msg) { 
String result = msg.getData().getString("message"); 
// 更新UI 
appendText(result); 
} 
} 
} 

复制代码代码如下:

publicclass SampleTask implements Runnable { 
privatestaticfinal String TAG = SampleTask.class.getSimpleName(); 
Handler handler; 

public SampleTask(Handler handler) { 
super(); 
this.handler = handler; 
} 

@Override 
publicvoid run() { 
try { // 模拟执行某项任务，下载等 
Thread.sleep(5000); 
// 任务完成后通知activity更新UI 
Message msg = prepareMessage("task completed!"); 
// message将被添加到主线程的MQ中 
handler.sendMessage(msg); 
} catch (InterruptedException e) { 
Log.d(TAG, "interrupted!"); 
} 

} 

private Message prepareMessage(String str) { 
Message result = handler.obtainMessage(); 
Bundle data =new Bundle(); 
data.putString("message", str); 
result.setData(data); 
return result; 
} 

} 

当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》

封装任务 Message

在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：

1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。

2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存

3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。