Android源码分析-消息队列和Looper

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前言

上周对Android中的事件派发机制进行了分析，这次博主要对消息队列和Looper的源码进行简单的分析。大家耐心看下去，其实消息队列的逻辑比事件派发机制简单多了，所以大家肯定会很容易看懂的。

概念

1. 什么是消息队列

消息队列在android中对应MessageQueue这个类，顾名思义，消息队列中存放了大量的消息（Message）

2.什么是消息

消息（Message）代表一个行为（what）或者一串动作（Runnable），有两处会用到Message：Handler和Messenger

3.什么是Handler和Messenger

Handler大家都知道，主要用来在线程中发消息通知ui线程更新ui。Messenger可以翻译为信使，可以实现进程间通信（IPC），Messenger采用一个单线程来处理所有的消息，而且进程间的通信都是通过发消息来完成的，感觉不能像AIDL那样直接调用对方的接口方法（具体有待考证），这是其和AIDL的主要区别，也就是说Messenger无法处理多线程，所有的调用都是在一个线程中串行执行的。Messenger的典型代码是这样的：new Messenger(service).send(msg)，它的本质还是调用了Handler的sendMessage方法

4.什么是Looper

Looper是循环的意思，它负责从消息队列中循环的取出消息然后把消息交给目标处理

5.线程有没有Looper有什么区别？

线程如果没有Looper，就没有消息队列，就无法处理消息，线程内部就无法使用Handler。这就是为什么在子线程内部创建Handler会报错："Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"，具体原因下面再分析。

6.如何让线程有Looper从而正常使用Handler？

在线程的run方法中加入如下两句：

Looper.prepare();

Looper.loop();

这一切不用我们来做，有现成的，HandlerThread就是带有Looper的线程。

想用线程的Looper来创建Handler，很简单，Handler handler = new Handler(thread.getLooper())，有了上面这几步，你就可以在子线程中创建Handler了，好吧，其实android早就为我们想到这一点了，也不用自己写，IntentService把我们该做的都做了，我们只要用就好了，具体怎么用后面再说。

消息队列和Looper的工作机制

一个Handler会有一个Looper，一个Looper会有一个消息队列，Looper的作用就是循环的遍历消息队列，如果有新消息，就把新消息交给它的目标处理。每当我们用Handler来发送消息，消息就会被放入消息队列中，然后Looper就会取出消息发送给它的目标target。一般情况，一个消息的target是发送这个消息的Handler，这么一来，Looper就会把消息交给Handler处理，这个时候Handler的dispatchMessage方法就会被调用，一般情况最终会调用Handler的handleMessage来处理消息，用handleMessage来处理消息是我们常用的方式。

源码分析

1. Handler发送消息的过程

   public final boolean sendMessage(Message msg)
   {
       return sendMessageDelayed(msg, 0);
   }

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
   {
       if (delayMillis < 0) {
           delayMillis = 0;
       }
       return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
   }

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    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);
}

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
       msg.target = this;
       if (mAsynchronous) {
           msg.setAsynchronous(true);
       }
       //这里msg被加入消息队列queue
       return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
   }

2.Looper的工作过程

public static void loop() {
     final Looper me = myLooper();
     if (me == null) {
         throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
     }
     //从Looper中取出消息队列
     final 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();

     //死循环，循环的取消息，没有新消息就会阻塞
     for (;;) {
         Message msg = queue.next(); // might block 这里会被阻塞，如果没有新消息
         if (msg == null) {
             // No message indicates that the message queue is quitting.
             return;
         }

         // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
         Printer logging = me.mLogging;
         if (logging != null) {
             logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                     msg.callback + ": " + msg.what);
         }

         //将消息交给target处理，这个target就是Handler类型
         msg.target.dispatchMessage(msg);

         if (logging != null) {
             logging.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(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.recycle();
     }
 }

3.Handler如何处理消息

/**
 * Subclasses must implement this to receive messages.
 */
public void handleMessage(Message msg) {
}

/**
 * Handle system messages here.
 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        //这个方法很简单，直接调用msg.callback.run();
        handleCallback(msg);
    } else {
        //如果我们设置了callback会由callback来处理消息
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        //否则消息就由这里来处理，这是我们最常用的处理方式
        handleMessage(msg);
    }
}

我们再看看msg.callback和mCallback是啥东西

/*package*/ Runnable callback;   

现在已经很明确了，msg.callback是个Runnable，什么时候会设置这个callback：handler.post(runnable)，相信大家都常用这个方法吧

 /**
 * Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
 * having to implement your own subclass of Handler.
 *
 * @param msg A {@link android.os.Message Message} object
 * @return True if no further handling is desired
 */
public interface Callback {
    public boolean handleMessage(Message msg);
}

final Callback mCallback;

而mCallback是个接口，可以这样来设置 Handler handler = new Handler(callback)，这个callback的意义是什么呢，代码里面的注释已经说了，可以让你不用创建Handler的子类但是还能照样处理消息，恐怕大家常用的方式都是新new一个Handler然后override其handleMessage方法来处理消息吧，从现在开始，我们知道，不创建Handler的子类也可以处理消息。多说一句，为什么创建Handler的子类不好？这是因为，类也是占空间的，一个应用class太多，其占用空间会变大，也就是应用会更耗内存。

HandlerThread简介

@Override
public void run() {
    mTid = Process.myTid();
    Looper.prepare();
    synchronized (this) {
        mLooper = Looper.myLooper();
        notifyAll();
    }
    Process.setThreadPriority(mPriority);
    onLooperPrepared();
    Looper.loop();
    mTid = -1;
}

HandlerThread继承自Thread，其在run方法内部为自己创建了一个Looper，使用上HandlerThread和普通的Thread不一样，无法执行常见的后台操作，只能用来处理新消息，这是因为Looper.loop()是死循环，你的code根本执行不了，不过貌似你可以把你的code放在super.run()之前执行，但是这好像不是主流玩法，所以不建议这么做。

IntentService简介

public void onCreate() {
    // TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock
    // during processing, and to have a static startService(Context, Intent)
    // method that would launch the service & hand off a wakelock.

    super.onCreate();
    HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
    thread.start();

    mServiceLooper = thread.getLooper();
    mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}

IntentService继承自Service，它是一个抽象类，其被创建的时候就new了一个HandlerThread和ServiceHandler，有了它，就可以利用IntentService做一些优先级较高的task，IntentService不会被系统轻易杀掉。使用IntentService也是很简单，首先startService(intent)，然后IntentService会把你的intent封装成Message然后通过ServiceHandler进行发送，接着ServiceHandler会调用onHandleIntent(Intent intent)来处理这个Message，onHandleIntent(Intent intent)中的intent就是你startService(intent)中的intent，ok，现在你需要做的是从IntentService派生一个子类并重写onHandleIntent方法，然后你只要针对不同的intent做不同的事情即可，事情完成后IntentService会自动停止。所以，IntentService是除了Thread和AsyncTask外又一执行耗时操作的方式，而且其不容易被系统干掉，建议关键操作采用IntentService。

在子线程创建Handler为什么会报错？

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    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());
        }
    }
    //获取当前线程的Looper
    mLooper = Looper.myLooper();
    //报错的根本原因是：当前线程没有Looper
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

如何避免这种错误：在ui线程使用Handler或者给子线程加上Looper。