android的消息處理機(jī)制(圖文+源碼分析)—Looper/Handler/Message
這篇文章寫的非常好，深入淺出，關(guān)鍵還是一位大三學(xué)生自己剖析的心得。這是我喜歡此文的原因。下面請(qǐng)看正文：
作為一個(gè)大三的預(yù)備程序員，我學(xué)習(xí)android的一大樂趣是可以通過源碼學(xué)習(xí)google大牛們的設(shè)計(jì)思想。android源碼中包含了大量的設(shè) 計(jì)模式，除此以外，android sdk還精心為我們?cè)O(shè)計(jì)了各種helper類，對(duì)于和我一樣渴望水平得到進(jìn)階的人來說，都太值得一讀了。這不，前幾天為了了解android的消息處理機(jī) 制，我看了Looper，Handler，Message這幾個(gè)類的源碼，結(jié)果又一次被googler的設(shè)計(jì)震撼了，特與大家分享。
android的消息處理有三個(gè)核心類：Looper,Handler和Message。其實(shí)還有一個(gè)Message Queue（消息隊(duì)列），但是MQ被封裝到Looper里面了，我們不會(huì)直接與MQ打交道，因此我沒將其作為核心類。下面一一介紹：
線程的魔法師 LooperLooper的字面意思是“循環(huán)者”，它被設(shè)計(jì)用來使一個(gè)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），我們經(jīng)常會(huì)需要一個(gè)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(gè)任務(wù)，這就是Looper線程。使用Looper類創(chuàng)建Looper線程很簡單：
publicclass LooperThread extends Thread {
@Override
publicvoid run() {
// 將當(dāng)前線程初始化為Looper線程
Looper.prepare();
// ...其他處理，如實(shí)例化handler
// 開始循環(huán)處理消息隊(duì)列
Looper.loop();
}
}
通過上面兩行核心代碼，你的線程就升級(jí)為Looper線程了！?。∈遣皇呛苌衿?？讓我們放慢鏡頭，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(gè)Looper對(duì)象，它的內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)消息隊(duì)列MQ。注意，一個(gè)Thread只能有一個(gè)Looper對(duì)象，為什么呢？咱們來看源碼。
publicclass Looper {
// 每個(gè)線程中的Looper對(duì)象其實(shí)是一個(gè)ThreadLocal，即線程本地存儲(chǔ)(TLS)對(duì)象
privatestaticfinal ThreadLocal sThreadLocal =new ThreadLocal();
// Looper內(nèi)的消息隊(duì)列
final MessageQueue mQueue;
// 當(dāng)前線程
Thread mThread;
// 。。。其他屬性
// 每個(gè)Looper對(duì)象中有它的消息隊(duì)列，和它所屬的線程
private Looper() {
mQueue =new MessageQueue();
mRun =true;
mThread = Thread.currentThread();
}
// 我們調(diào)用該方法會(huì)在調(diào)用線程的TLS中創(chuàng)建Looper對(duì)象
publicstaticfinalvoid prepare() {
if (sThreadLocal.get() !=null) {
// 試圖在有Looper的線程中再次創(chuàng)建Looper將拋出異常
thrownew RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper());
}
// 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(duì)象定義為ThreadLocal。如果你還不清楚什么是ThreadLocal，請(qǐng)參考《理解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(duì)頭的消息(也叫任務(wù))執(zhí)行。其源碼分析如下：
publicstaticfinalvoid loop() {
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
// 這兩行沒看懂= = 不過不影響理解
Binder.clearCallingIdentity();
finallong ident = 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(hào)，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);
// 下面沒看懂，同樣不影響理解
finallong 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);
}
// 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(duì)象：
publicstaticfinal Looper myLooper() { // 在任意線程調(diào)用Looper.myLooper()返回的都是那個(gè)線程的looperreturn (Looper)sThreadLocal.get(); }
getThread()得到looper對(duì)象所屬線程：
public Thread getThread() { return mThread; }
quit()方法結(jié)束looper循環(huán)：
publicvoid quit() {
// 創(chuàng)建一個(gè)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(duì)Looper有了基本的了解，總結(jié)幾點(diǎn)：
1.每個(gè)線程有且最多只能有一個(gè)Looper對(duì)象，它是一個(gè)ThreadLocal
2.Looper內(nèi)部有一個(gè)消息隊(duì)列，loop()方法調(diào)用后線程開始不斷從隊(duì)列中取出消息執(zhí)行
3.Looper使一個(gè)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(qǐng)Handler！（掌聲~~~）
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(gè)任務(wù)(sendMessage)，并在loop到自己的時(shí)候執(zhí)行該任務(wù)(handleMessage)，整個(gè)過程是異步的。handler創(chuàng)建時(shí)會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè)looper，默認(rèn)的構(gòu)造方法將關(guān)聯(lián)當(dāng)前線程的looper，不過這也是可以set的。默認(rèn)的構(gòu)造方法：
publicclass handler {
final MessageQueue mQueue; // 關(guān)聯(lián)的MQ
final Looper mLooper; // 關(guān)聯(lián)的looper
final Callback mCallback;
// 其他屬性
public Handler() {
// 沒看懂，直接略過，，，
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());
}
}
// 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) {
thrownew RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
// 重要！??！直接把關(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：
publicclass LooperThread extends Thread {
private Handler handler1;
private Handler handler2;
@Override
publicvoid run() {
// 將當(dāng)前線程初始化為Looper線程
Looper.prepare();
// 實(shí)例化兩個(gè)handler
handler1 =new Handler();
handler2 =new Handler();
// 開始循環(huán)處理消息隊(duì)列
Looper.loop();
}
}
加入handler后的效果如下圖：
可以看到，一個(gè)線程可以有多個(gè)Handler，但是只能有一個(gè)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(huì)覺得handler能發(fā)兩種消息，一種是Runnable對(duì)象，一種是message對(duì)象，這是直觀的理解，但其實(shí)post發(fā)出的Runnable對(duì)象最后都被封裝成message對(duì)象了，見源碼：
// 此方法用于向關(guān)聯(lián)的MQ上發(fā)送Runnable對(duì)象，它的run方法將在handler關(guān)聯(lián)的looper線程中執(zhí)行
publicfinalboolean post(Runnable r)
{
// 注意getPostMessage(r)將runnable封裝成message
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
privatefinal Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain(); //得到空的message
m.callback = r; //將runnable設(shè)為message的callback，
return m;
}
publicboolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
{
boolean sent =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 =new RuntimeException(
this+" sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
}
return sent;
}
其他方法就不羅列了，總之通過handler發(fā)出的message有如下特點(diǎn)：
1.message.target為該handler對(duì)象，這確保了looper執(zhí)行到該message時(shí)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(duì)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(Message msg)與鉤子方法handleMessage(Message msg)完成的，見源碼
// 處理消息，該方法由looper調(diào)用
publicvoid dispatchMessage(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。見http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */
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
privatefinalvoid handleCallback(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
publicvoid handleMessage(Message msg) {
}
可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable對(duì)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(duì)開發(fā)者是透明的。這正是handler API設(shè)計(jì)的精妙之處！
Handler的用處
我在小標(biāo)題中將handler描述為“異步處理大師”，這歸功于Handler擁有下面兩個(gè)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(huì)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(gè)looper線程(looper 在android中運(yùn)用很廣)，我們?cè)谄渲袆?chuàng)建的handler默認(rèn)將關(guān)聯(lián)主線程MQ。因此，利用handler的一個(gè)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：
publicclass TestDriverActivity extends Activity {
private TextView textview;
@Override
protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);
// 創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線程
Thread workerThread =new Thread(new SampleTask(new MyHandler()));
workerThread.start();
}
publicvoid appendText(String msg) {
textview.setText(textview.getText() +"\n"+ msg);
}
class MyHandler extends Handler {
@Override
publicvoid handleMessage(Message msg) {
String result = msg.getData().getString("message");
// 更新UI
appendText(result);
}
}
}
publicclass SampleTask implements Runnable {
privatestaticfinal String TAG = SampleTask.class.getSimpleName();
Handler handler;
public SampleTask(Handler handler) {
super();
this.handler = handler;
}
@Override
publicvoid run() {
try { // 模擬執(zhí)行某項(xiàng)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!");
}
}
private Message prepareMessage(String str) {
Message result = handler.obtainMessage();
Bundle data =new Bundle();
data.putString("message", str);
result.setData(data);
return result;
}
}
當(dāng)然，handler能做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅如此，由于它能post Runnable對(duì)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。請(qǐng)參考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》封裝任務(wù) Message
在整個(gè)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，這里不做總結(jié)了。但是有這么幾點(diǎn)需要注意（待補(bǔ)充）：
1.盡管Message有public的默認(rèn)構(gòu)造方法，但是你應(yīng)該通過Message.obtain()來從消息池中獲得空消息對(duì)象，以節(jié)省資源。
2.如果你的message只需要攜帶簡單的int信息，請(qǐng)優(yōu)先使用Message.arg1和Message.arg2來傳遞信息，這比用Bundle更省內(nèi)存
3.擅用message.what來標(biāo)識(shí)信息，以便用不同方式處理message。
相關(guān)文章
Android實(shí)現(xiàn)的ListView分組布局改進(jìn)示例
這篇文章主要介紹了Android實(shí)現(xiàn)的ListView分組布局改進(jìn)的方法,結(jié)合實(shí)例形式分析了Android針對(duì)ListView的分組布局相關(guān)操作技巧,需要的朋友可以參考下2016-08-08
本文給大家分享一段實(shí)例代碼解析android 滑動(dòng)攔截功能的實(shí)現(xiàn)方法，非常不錯(cuò)，具有參考借鑒價(jià)值，需要的朋友參考下2016-12-12
這篇文章主要介紹了Android使用Jsoup解析Html表格的方法,涉及Android中Jsoup的使用技巧,具有一定參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2015-12-12
這篇文章主要介紹了Retrofit2日志攔截器的使用,小編覺得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過來看看吧2018-11-11
Android ContentProvider基礎(chǔ)應(yīng)用詳解
ContentProvider是android四大組件之一。它是不同應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)api，ContentProvider以某種uri的形式對(duì)外提供數(shù)據(jù)，允許其它應(yīng)用程序?qū)ζ湓L問或者修改數(shù)據(jù)。本文將介紹ContentProvider的基礎(chǔ)應(yīng)用，感興趣的可以學(xué)習(xí)一下2021-12-12
Android開發(fā)中使用外部應(yīng)用獲取SD卡狀態(tài)的方法
這篇文章主要介紹了Android開發(fā)中使用外部應(yīng)用獲取SD卡狀態(tài)的方法,簡單分析了Android監(jiān)聽SD卡狀態(tài)的方法,并結(jié)合實(shí)例形式分析了Android外部應(yīng)用獲取SD卡狀態(tài)的相關(guān)操作技巧,需要的朋友可以參考下2017-11-11
這篇文章主要介紹了Android自定義控件屬性詳細(xì)介紹的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2017-05-05
上傳視頻到oss，之前是走后端上傳到oss，會(huì)有一個(gè)問題就是我要先上傳給后端，后端再上傳給oss就會(huì)導(dǎo)致上傳多次，消耗時(shí)間過長影響用戶體驗(yàn)，所以我參考文檔寫了直接上傳到阿里云oss獲取到文件訪問路徑。2021-05-05
Android+Flutter實(shí)現(xiàn)文字跑馬燈特效
跑馬燈常常被運(yùn)用在很多領(lǐng)域, 例如商場(chǎng)的電子條幅、大樓的宣傳廣告位、地鐵的廣告位。今天我們來說一下flutter 怎么通過繪制來實(shí)現(xiàn)跑馬燈效果!，希望對(duì)大家有所幫助2022-11-11
Android開發(fā)中通過手機(jī)號(hào)+短信驗(yàn)證碼登錄的實(shí)例代碼
最近在開發(fā)一個(gè)android的項(xiàng)目，需要通過獲取手機(jī)驗(yàn)證碼來完成登錄功能，接下來通過實(shí)例代碼給大家分享手機(jī)號(hào)+短信驗(yàn)證碼登錄的實(shí)現(xiàn)方法，需要的的朋友參考下吧2017-05-05