Handler消息傳遞機(jī)制——源碼賞析
Android的消息處理有四個核心類：Handler、Looper、Message、MessageQueue，都在android.os包中。
一、線程的魔法師 Looper
Looper的字面意思是“循環(huán)者”，它被設(shè)計用來使一個普通線程變成Looper線程。所謂Looper線程就是循環(huán)工作的線程。在程序開發(fā)中（尤其是GUI開發(fā)中），經(jīng)常會需要一個線程不斷循環(huán)，一旦有新任務(wù)則執(zhí)行，執(zhí)行完繼續(xù)等待下一個任務(wù)，這就是Looper線程。使用Looper類創(chuàng)建Looper線程很簡單，代碼如下：
publicclassLooperThreadextendsThread {
@Override
publicvoidrun() {
//將當(dāng)前線程初始化為Looper線程
Looper.prepare();public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what) {
case 0:
break;
default:
break;
}
}//開始循環(huán)處理消息隊列
Looper.loop();
}
}
通過上面兩行核心代碼，普通線程就升級為Looper線程了?。?！看看這兩行代碼各自做了什么。
1)Looper.prepare()
通過上圖可以看到，現(xiàn)在你的線程中有一個Looper對象，它的內(nèi)部維護(hù)了一個消息隊列MQ。注意，一個Thread只能有一個Looper對象，為什么呢？咱們來看源碼。
看源碼。
publicclassLooper {
//每個線程中的Looper對象其實(shí)是一個ThreadLocal，即線程本地存儲(TLS)對象
privatestaticfinalThreadLocal sThreadLocal=newThreadLocal();
//Looper內(nèi)的消息隊列
finalMessageQueue mQueue;
//當(dāng)前線程
Thread mThread;
//。。。其他屬性
//每個Looper對象中有它的消息隊列，和它所屬的線程
privateLooper() {
mQueue=newMessageQueue();
mRun=true;
mThread=Thread.currentThread();
}
//我們調(diào)用該方法會在調(diào)用線程的TLS中創(chuàng)建Looper對象
publicstaticfinalvoidprepare() {
if(sThreadLocal.get()!=null) {
//試圖在有Looper的線程中再次創(chuàng)建Looper將拋出異常
thrownewRuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(newLooper());
}
//其他方法
}
通過源碼，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是將looper對象定義為ThreadLocal。
2）Looper.loop()
調(diào)用loop方法后，Looper線程就開始真正工作了，它不斷從自己的MQ中取出隊頭的消息(也叫任務(wù))執(zhí)行。其源碼分析如下：
publicstaticfinalvoidloop() {
Looper me=myLooper();//得到當(dāng)前線程Looper
MessageQueue queue=me.mQueue;//得到當(dāng)前l(fā)ooper的MQ
Binder.clearCallingIdentity();
finallongident=Binder.clearCallingIdentity();
//開始循環(huán)
while(true) {
Message msg=queue.next();//取出message
if(msg!=null) {
if(msg.target==null) {
//message沒有target為結(jié)束信號，退出循環(huán)
return;
}
//日志。。。
if(me.mLogging!=null) me.mLogging.println(
">>>>> Dispatching to"+msg.target+""
+msg.callback+":"+msg.what
);
//非常重要！將真正的處理工作交給message的target，即后面要講的handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
//還是日志。。。
if(me.mLogging!=null) me.mLogging.println(
"<<<<< Finished to"+msg.target+""
+msg.callback);
finallongnewIdent=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資源
msg.recycle();
}
}
}
除了prepare()和loop()方法，Looper類還提供了一些有用的方法，比如
Looper.myLooper()得到當(dāng)前線程looper對象：
publicstaticfinalLooper myLooper() {
//在任意線程調(diào)用Looper.myLooper()返回的都是那個線程的looper
return(Looper)sThreadLocal.get();
}
getThread()得到looper對象所屬線程：
publicThread getThread() {
returnmThread;
}
quit()方法結(jié)束looper循環(huán)
publicvoidquit() {
//創(chuàng)建一個空的message，它的target為NULL，表示結(jié)束循環(huán)消息
Message msg=Message.obtain();
//發(fā)出消息
mQueue.enqueueMessage(msg,0);
}
到此為止，你應(yīng)該對Looper有了基本的了解，總結(jié)幾點(diǎn)：
1.每個線程有且最多只能有一個Looper對象，它是一個ThreadLocal
2.Looper內(nèi)部有一個消息隊列，loop()方法調(diào)用后線程開始不斷從隊列中取出消息執(zhí)行
3.Looper使一個線程變成Looper線程。
那么，我們?nèi)绾瓮鵐Q上添加消息呢？下面有請Handler！
二、異步處理大師 Handler
什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和處理消息的角色（只處理由自己發(fā)出的消息），即通知MQ它要執(zhí)行一個任務(wù)(sendMessage)，并在loop到自己的時候執(zhí)行該任務(wù)(handleMessage)，整個過程是異步的。handler創(chuàng)建時會關(guān)聯(lián)一個looper，默認(rèn)的構(gòu)造方法將關(guān)聯(lián)當(dāng)前線程的looper。默認(rèn)的構(gòu)造方法：
publicclasshandler {
finalMessageQueue mQueue;//關(guān)聯(lián)的MQ
finalLooper mLooper;//關(guān)聯(lián)的looper
finalCallback mCallback;
//其他屬性
publicHandler() {
if(FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
finalClassklass=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());
}
}
//默認(rèn)將關(guān)聯(lián)當(dāng)前線程的looper
mLooper=Looper.myLooper();
//looper不能為空，即該默認(rèn)的構(gòu)造方法只能在looper線程中使用
if(mLooper==null) {
thrownewRuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
//重要?。。≈苯影殃P(guān)聯(lián)looper的MQ作為自己的MQ，因此它的消息將發(fā)送到關(guān)聯(lián)looper的MQ上
mQueue=mLooper.mQueue;
mCallback=null;
}
//其他方法
}
下面我們就可以為之前的LooperThread類加入Handler：
publicclassLooperThreadextendsThread {
privateHandler handler1;
privateHandler handler2;
@Override
publicvoidrun() {
//將當(dāng)前線程初始化為Looper線程
Looper.prepare();
//實(shí)例化兩個handler
handler1=newHandler();
handler2=newHandler();
//開始循環(huán)處理消息隊列
Looper.loop();
}
}
加入handler后的效果如下圖：
可以看到，一個線程可以有多個Handler，但是只能有一個Looper！
Handler發(fā)送消息
有了handler之后，我們就可以使用post(Runnable),postAtTime(Runnable, long),postDelayed(Runnable, long),sendEmptyMessage(int),sendMessage(Message),sendMessageAtTime(Message, long)和sendMessageDelayed(Message, long)這些方法向MQ上發(fā)送消息了。光看這些API你可能會覺得handler能發(fā)兩種消息，一種是Runnable對象，一種是message對象，這是直觀的理解，但其實(shí)post發(fā)出的Runnable對象最后都被封裝成message對象了，見源碼：
//此方法用于向關(guān)聯(lián)的MQ上發(fā)送Runnable對象，它的run方法將在handler關(guān)聯(lián)的looper線程中執(zhí)行
publicfinalbooleanpost(Runnable r)
{
//注意getPostMessage(r)將runnable封裝成message
returnsendMessageDelayed(getPostMessage(r),0);
}
privatefinalMessage getPostMessage(Runnable r) {
Message m=Message.obtain();//得到空的message
m.callback=r;//將runnable設(shè)為message的callback，
returnm;
}
publicbooleansendMessageAtTime(Message msg,longuptimeMillis)
{
booleansent=false;
MessageQueue queue=mQueue;
if(queue!=null) {
msg.target=this;//message的target必須設(shè)為該handler！
sent=queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
else{
RuntimeException e=newRuntimeException(
this+"sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
}
returnsent;
}
總之通過handler發(fā)出的message有如下特點(diǎn)：
1.message.target為該handler對象，這確保了looper執(zhí)行到該message時能找到處理它的handler，即loop()方法中的關(guān)鍵代碼
msg.target.dispatchMessage(msg);
2.post發(fā)出的message，其callback為Runnable對象
Handler處理消息
說完了消息的發(fā)送，再來看下handler如何處理消息。消息的處理是通過核心方法dispatchMessage(Messagemsg)與鉤子方法handleMessage(Messagemsg)完成的，見源碼
//處理消息，該方法由looper調(diào)用
publicvoiddispatchMessage(Message msg) {
if(msg.callback!=null) {
//如果message設(shè)置了callback，即runnable消息，處理callback！
handleCallback(msg);
}else{
//如果handler本身設(shè)置了callback，則執(zhí)行callback
if(mCallback!=null) {
/*這種方法允許讓activity等來實(shí)現(xiàn)Handler.Callback接口，避免了自己編寫handler重寫handleMessage方法。*/
if(mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//如果message沒有callback，則調(diào)用handler的鉤子方法handleMessage
handleMessage(msg);
}
}
//處理runnable消息
privatefinalvoidhandleCallback(Message message) {
message.callback.run();//直接調(diào)用run方法！
}
//由子類實(shí)現(xiàn)的鉤子方法
publicvoidhandleMessage(Message msg) {
}
可以看到，除了handleMessage(Messagemsg)和Runnable對象的run方法由開發(fā)者實(shí)現(xiàn)外（實(shí)現(xiàn)具體邏輯），handler的內(nèi)部工作機(jī)制對開發(fā)者是透明的。這正是handler API設(shè)計的精妙之處！
Handler的用處
handler被描述為“異步處理大師”，這歸功于Handler擁有下面兩個重要的特點(diǎn)：
1.handler可以在任意線程發(fā)送消息，這些消息會被添加到關(guān)聯(lián)的MQ上。
2.handler是在它關(guān)聯(lián)的looper線程中處理消息的。
這就解決了android最經(jīng)典的不能在其他非主線程中更新UI的問題。android的主線程也是一個looper線程(looper在android中運(yùn)用很廣)，我們在其中創(chuàng)建的handler默認(rèn)將關(guān)聯(lián)主線程MQ。因此，利用handler的一個solution就是在activity中創(chuàng)建handler并將其引用傳遞給worker thread，worker thread執(zhí)行完任務(wù)后使用handler發(fā)送消息通知activity更新UI。(過程如圖)
下面給出sample代碼，僅供參考：
publicclassTestDriverActivityextendsActivity {
privateTextView textview;
@Override
protectedvoidonCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
textview=(TextView) findViewById(R.id.textview);
//創(chuàng)建并啟動工作線程
Thread workerThread=newThread(newSampleTask(newMyHandler()));
workerThread.start();
}
publicvoidappendText(String msg) {
textview.setText(textview.getText()+"\n"+msg);
}
classMyHandlerextendsHandler {
@Override
publicvoidhandleMessage(Message msg) {
String result=msg.getData().getString("message");
//更新UI
appendText(result);
}
}
}
publicclassSampleTaskimplementsRunnable {
privatestaticfinalString TAG=SampleTask.class.getSimpleName();
Handler handler;
publicSampleTask(Handler handler) {
super();
this.handler=handler;
}
@Override
publicvoidrun() {
try{//模擬執(zhí)行某項任務(wù)，下載等
Thread.sleep(5000);
//任務(wù)完成后通知activity更新UI
Message msg=prepareMessage("task completed!");
//message將被添加到主線程的MQ中
handler.sendMessage(msg);
}catch(InterruptedException e) {
Log.d(TAG,"interrupted!");
}
}
privateMessage prepareMessage(String str) {
Message result=handler.obtainMessage();
Bundle data=newBundle();
data.putString("message", str);
result.setData(data);
returnresult;
}
}
當(dāng)然，handler能做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅如此，由于它能post Runnable對象，它還能與Looper配合實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的Pipeline Thread(流水線線程)模式。
三、封裝任務(wù) Message
在整個消息處理機(jī)制中，message又叫task，封裝了任務(wù)攜帶的信息和處理該任務(wù)的handler。message的用法比較簡單，使用Message需要注意4點(diǎn)：
1、Message雖然也可以通過new來獲取，但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法來從消息池中獲得空消息對象，以節(jié)省資源；
2、如果一個Message只需要攜帶簡單的int型數(shù)據(jù)，應(yīng)優(yōu)先使用arg1和arg2屬性來傳遞數(shù)據(jù)，這樣比Bundle節(jié)省內(nèi)存；
3、盡可能使用Message.what來標(biāo)識信息，以便用不同的方式處理Message。
4、如果需要從工作線程返回很多數(shù)據(jù)信息，可以借助Bundle對象將這些數(shù)據(jù)集中到一起，然后存放到obj屬性中，再返回到主線程。
