Handler消息传递机制——源码赏析
Android的消息处理有四个核心类：Handler、Looper、Message、MessageQueue，都在android.os包中。
一、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），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，代码如下：
publicclassLooperThreadextendsThread {
@Override
publicvoidrun() {
//将当前线程初始化为Looper线程
Looper.prepare();public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what) {
case 0:
break;
default:
break;
}
}//开始循环处理消息队列
Looper.loop();
}
}
通过上面两行核心代码，普通线程就升级为Looper线程了！！！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。
看源码。
publicclassLooper {
//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
privatestaticfinalThreadLocal sThreadLocal=newThreadLocal();
//Looper内的消息队列
finalMessageQueue 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
privateLooper() {
mQueue=newMessageQueue();
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
publicstaticfinalvoidprepare() {
if(sThreadLocal.get()!=null) {
//试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常
thrownewRuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(newLooper());
}
//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。
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：
publicstaticfinalvoidloop() {
Looper me=myLooper();//得到当前线程Looper
MessageQueue queue=me.mQueue;//得到当前looper的MQ
Binder.clearCallingIdentity();
finallongident=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);
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：
publicstaticfinalLooper myLooper() {
//在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper
return(Looper)sThreadLocal.get();
}
getThread()得到looper对象所属线程：
publicThread getThread() {
returnmThread;
}
quit()方法结束looper循环
publicvoidquit() {
//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！
二、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。默认的构造方法：
publicclasshandler {
finalMessageQueue mQueue;//关联的MQ
finalLooper mLooper;//关联的looper
finalCallback mCallback;
//其他属性
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) {
thrownewRuntimeException(
"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：
publicclassLooperThreadextendsThread {
privateHandler handler1;
privateHandler handler2;
@Override
publicvoidrun() {
//将当前线程初始化为Looper线程
Looper.prepare();
//实例化两个handler
handler1=newHandler();
handler2=newHandler();
//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：
//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
publicfinalbooleanpost(Runnable r)
{
//注意getPostMessage(r)将runnable封装成message
returnsendMessageDelayed(getPostMessage(r),0);
}
privatefinalMessage getPostMessage(Runnable r) {
Message m=Message.obtain();//得到空的message
m.callback=r;//将runnable设为message的callback，
returnm;
}
publicbooleansendMessageAtTime(Message msg,longuptimeMillis)
{
booleansent=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=newRuntimeException(
this+"sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
}
returnsent;
}
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(Messagemsg)与钩子方法handleMessage(Messagemsg)完成的，见源码
//处理消息，该方法由looper调用
publicvoiddispatchMessage(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。*/
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
privatefinalvoidhandleCallback(Message message) {
message.callback.run();//直接调用run方法！
}
//由子类实现的钩子方法
publicvoidhandleMessage(Message msg) {
}
可以看到，除了handleMessage(Messagemsg)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
handler被描述为“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：
publicclassTestDriverActivityextendsActivity {
privateTextView textview;
@Override
protectedvoidonCreate(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=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!");
}
}
privateMessage prepareMessage(String str) {
Message result=handler.obtainMessage();
Bundle data=newBundle();
data.putString("message", str);
result.setData(data);
returnresult;
}
}
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。
三、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，使用Message需要注意4点：
1、Message虽然也可以通过new来获取，但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象，以节省资源；
2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据，应优先使用arg1和arg2属性来传递数据，这样比Bundle节省内存；
3、尽可能使用Message.what来标识信息，以便用不同的方式处理Message。
4、如果需要从工作线程返回很多数据信息，可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起，然后存放到obj属性中，再返回到主线程。