Android消息机制系列（1）——Handler Looper Message源码解析

一、基本概念：

在谈到Android消息机制的时候，我们不可避免的要涉及要一下几个概念：
1、Message 消息
2、MessageQueue 消息队列
3、Handler 处理者？它的实际作用包括发送消息（sendMessage），处理消息(handleMessage)
4、Looper 消息循环，或者轮询器

从字面上来看，前两者都比较好理解。剩下的Handler、Looper，让我们先重点理解一下Looper：

二、Looper

Looper类的作用：
Class used to run a message loop for a thread. Threads by default do not have a message loop associated with them; to create one, call prepare() in the thread that is to run the loop, and then loop() to have it process messages until the loop is stopped.

简单翻译过来就是：Looper用于管理一个线程的消息循环。 默认情况下，线程是没有相关联的Looper的，需要调用Looper.prepare()来创建，创建完成之后，Looper.loop()会不断地循环来处理消息，直到循环停止。一般情况下是和Handler来配合使用的。

使用Looper+Handler典型代码例如：

class LooperThread extends Thread {
    public Handler mHandler;
    public void run() {
        Looper.prepare(); //为本线程创建一个Looper
        mHandler = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
            // process incoming messages here
            }
        };
        Looper.loop(); //消息循环
    }
}

Looper重要属性:

// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare()
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class
final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;

其中，sThreadLocal是一个ThreadLocal对象，可以在一个线程中存储变量。

Looper的prepare()方法：

public static void prepare() {
    prepare(true);
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    if (sThreadLocal.get() != null) { //一个线程只能对应一个Looper实例
    throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); //new一个Looper的实例保存在ThreadLocal中
}

可以看到，prepare()方法将new一个Looper的实例，同时将该Looper实例放入了ThreadLocal。并且当第二次调用时报错，说明prepare()方法不能被调用两次，同时也保证了一个线程中只有一个Looper实例。

Looper的构造函数：

private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

Looper构造函数中创建一个消息队列MessageQueue。同时也可以看到，一个Looper实例对应一个线程、一个MessageQueue

Looper的loop()方法：

public static void loop() {
    // myLooper() 返回的是sThreadLocal.get()，也就是sThreadLocal存储的Looper实例
    final Looper me = myLooper(); 
    if (me == null) {
        // 可以看到这里，如果在线程中没有调用Looper.prepare()的话Looper实例是空的
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on    this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue; //拿到Looper实例对应的消息队列
    // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
    // and keep track of what that identity token actually is.
    Binder.clearCallingIdentity();
    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
    for (;;) { //不断地从消息队列中取消息来进行处理
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
    }
    ... ...
    msg.target.dispatchMessage(msg); //真正处理消息的地方
    ... ...
    // Make sure that during the course of dispatching the
    // identity of the thread wasn't corrupted.
    final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
    if (ident != newIdent) {
        Log.wtf(TAG, "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);
    }
    msg.recycleUnchecked();
    }
}

可以看到，方法中无限循环体里面，不断地通过queue.next()来取出准备处理的消息。而真正处理消息的地方是在这一句：msg.target.dispatchMessage(msg)。target是什么？我们可以从Message源码中可以看到，target是一个Handler，也就是说，真正处理消息是该消息对应的Handler实例的dispatchMessage(msg)方法中。

小结：
1、Looper用于管理一个线程的消息循环。
2、由于默认情况下，线程是没有相关联的Looper的，因此必须调用Looper.prepare()来创建。
3、Looper.prepare()方法，会使得线程绑定唯一一个Looper实例
4、Looper创建时也会创建一个消息队列MessageQueue。
2、Looper.loop()方法，不断从MessageQueue.next()中去取出准备处理的消息，交给消息的对应的handler的dispatchMessage去处理。

简言之，Looper提供了存储消息的队列（MessageQueue），同时不断循环取出准备处理的消息。那么谁来发送消息和真正处理消息呢？——当然是我们熟悉的Handler了。

三、Handler：

从第一部分我们可以推测出，Handler的两个重要作用：
1、发消息到MessageQueue中
2、接受Looper分发的消息处理任务，真正处理消息

那么Handler是怎么和一个线程的MessageQueue、Looper实例关联上的呢？

这个要看一下Handler是怎样被new出来的。具体我会另开文分析，这里以开篇的例子来分析，当使用new Handler()来创建一个Handler的情况（意思是还有其他情况）：

public Handler() {
    this(null, false);
}

最后是调用了这个：

  public Handler(Callback callback, boolean async) {
    if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
        final Class 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());
        }
    }
    mLooper = Looper.myLooper();  //这里，关联上了当前线程的Looper实例
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException( 
        // 在一个线程里面，创建handler之前必须调用Looper.prepare()
        "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue; // 这里，取得当前线程的Looper实例的消息队列
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

可以看到，在这种情况下，在构造函数里面，通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，然后又获取了这个Looper实例中保存的消息队列MessageQueue。Handler实例就是这样和一个线程的MessageQueue、Looper实例一一关联上的。

这里的当前线程，是指创建Handler实例所使用的线程。

接下来就简单了，用Handler发送一条消息，不论使用何种方法，最终都会调到这个函数：

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue; //当前线程对应Looper实例的消息队列
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
        this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

然后调用了这个函数：

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg,long     uptimeMillis) {
    msg.target =this; //将消息的target设为当前的Handler实例
    if(mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //将消息插入到消息队列中去
}

重要的是这句：msg.target = this; //将消息的target设为当前的Handler实例

还记得第一部分结尾处，loop()方法中取出一条要处理的消息，然后调用msg.target.dispatchMessage(msg)嘛？那么现在我们知道了，msg的target就是在发这条消息的时候设置上的。以保证后续处理消息的时候，能找到处理这条消息的Handler。

queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //这句将设置好target等属性的消息放到消息队列中去

终于，让我们看一下msg.target.dispatchMessage(msg)的dispatchMessage()函数：

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
     handleMessage(msg);
    }
}

public void handleMessage(Message msg) {
}

这个方法最终调用我们在创建Handler时重写的handleMessage()方法或者callback来进行消息处理；

而handleMessage()我们就很熟悉了，每个创建Handler的都要重写handleMessage()方法，根据msg.what来处理消息，例如：

private Handler mHandler = newHandler() {
    public void handleMessage(android.os.Message msg) {
        switch(msg.what) {
            case:
            break;
            default:
            break;
        }
     };
};

三、总结

1、默认情况下线程是没有Looper实例的，Looper.prepare()为线程关联到唯一的Looper实例，以及Looper实例的MessageQueue。

2、Handler被创建时，会关联到“某个线程”的唯一的Looper实例和MessageQueue；Handler的主要作用是将处理消息切换到“这个线程”来处理。

3、当通过Handler发送一条Message时，该消息的target就被设为这个Handler实例（this）

4、Handler发送一条消息，实际上是将这条消息插入到对应的消息队列MessageQueue中

5、线程对应的Looper实例loop()方法来处理消息时，会根据这条消息的target（也就是Handler实例），回调Handler的dispatchMessage()方法进行处理。dispatchMessage()方法最终调用我们在创建Handler时重写的handleMessage()方法或者callback。

这里面，比较重要的是，明确Handler被创建时，和哪个线程或者和哪个线程的Looper相关联，这将决定了任务最后在哪个线程执行；

这里面有个特殊情况，就是在主线程创建Handler时不需要调用prepare()和loop()，因为这部分工作Android已经帮我们做过了，具体可以看一下ActivityThread的代码。

简单的说，一条消息从发出到处理经历了：

[Handler发送消息] -> [消息进入Looper的MessageQueue队列] -> [loop循环从MessageQueue取出要处理的消息] -> [Handler处理消息]

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Reference:

Handler源代码

Looper源代码

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