Android异步处理三：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

package com.zhuozhuo;



import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

import android.os.Handler;

import android.os.Looper;

import android.os.Message;

import android.util.Log;

import android.view.View;

import android.view.View.OnClickListener;



public class LooperThreadActivity extends Activity{

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

    

    private final int MSG_HELLO = 0;

    private Handler mHandler;

    

    @Override

    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.main);

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

        

        findViewById(R.id.send_btn).setOnClickListener(new OnClickListener() {

            

            @Override

            public void onClick(View v) {//点击界面时发送消息

                String str = "hello";

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

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

                

            }

        });

        

    }

    

    

    

    

    

    class CustomThread extends Thread {

        @Override

        public void run() {

            //建立消息循环的步骤

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

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

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

                    switch(msg.what) {

                    case MSG_HELLO:

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

                    }

                }

            };

            Looper.loop();//4、启动消息循环

        }

    }

}

main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

    android:orientation="vertical"

    android:layout_width="fill_parent"

    android:layout_height="fill_parent"

    >

<TextView  

    android:layout_width="fill_parent" 

    android:layout_height="wrap_content" 

    android:text="@string/hello"

    />

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

</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

private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

public static final void prepare() {

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

            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");

        }

        sThreadLocal.set(new Looper());

}

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

final MessageQueue mQueue;

private Looper() {

        mQueue = new MessageQueue();

        mRun = true;

        mThread = Thread.currentThread();

    }

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

final MessageQueue mQueue;

 final Looper mLooper;

public Handler() {

        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());

            }

        }



        mLooper = Looper.myLooper();

        if (mLooper == null) {

            throw new RuntimeException(

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

        }

        mQueue = mLooper.mQueue;

        mCallback = null;

}

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

 public static final void loop() {

        Looper me = myLooper();

        MessageQueue queue = me.mQueue;

        

        // 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();

        

        while (true) {

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

            //if (!me.mRun) {

            //    break;

            //}

            if (msg != null) {

                if (msg.target == null) {

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

                    return;

                }

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

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

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

                        );

                msg.target.dispatchMessage(msg);

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

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

                        + msg.callback);

                

                // 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("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);

                }

                

                msg.recycle();

            }

        }

    }

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

public void dispatchMessage(Message msg) {

        if (msg.callback != null) {

            handleCallback(msg);

        } else {

            if (mCallback != null) {

                if (mCallback.handleMessage(msg)) {

                    return;

                }

            }

            handleMessage(msg);

        }

}

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。

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