原创源码角度分析Android的消息机制系列——Looper的工作原理

Posted 2020-09-23

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 Looper在android的消息机制中就是用来进行消息循环的。它会不停地循环，去MessageQueue中查看是否有新消息，如果有消息就立刻处理该消息，否则就一直等待。

Looper中有一个属性：

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

这也就解释了，前面我们所说的我们可以通过ThreadLocal实现Looper在线程中的存取。

除此之外，还有两个属性需要注意：

final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;

 

下面我们先看下Looper的构造函数：

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

在构造函数中，创建了一个MessageQueue消息队列，并且将当前线程的对象保存了起来。

 

接下来看loop方法，只有调用了loop方法后，消息循环系统才真正地起到了作用。

    /**
     * Run the message queue in this thread. Be sure to call
     * {@link #quit()} to end the loop.
     */
    public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn‘t called on this thread.");
        }
        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();
 
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            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
            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }
 
            final long traceTag = me.mTraceTag;
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
 
            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.recycleUnchecked();
        }
    }

loop方法中首先调用了myLooper方法：

    /**
     * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
     * null if the calling thread is not associated with a Looper.
     */
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

myLooper方法会返回与当前线程相关联的Looper对象。如果当前线程没有关联任何Looper对象的话，该方法则返回null。

查看loop方法的源码，可以知道，当当前线程没有关联任何Looper对象时，loop方法会抛出运行时异常，提示当前线程中没有Looper。若想解决该问题，可以在loop方法被调用前，先执行Looper.prepare()方法，创建一个looper对象。继续看loop方法的源码，可以看到该方法是一个死循环，唯一可以跳出该循环的方法就是queue.next()返回的对象为null。在上面的文章中，我们分析过，queue.next()即读取MessageQueue中的消息，next()方法返回null，说明MessageQueue中没有Message，即该MessgaeQueue调用了quit方法。那么何时MessageQueue会调用quit方法呢？来看下Looper的quit方法：

public void quit() {
      mQueue.quit(false);
}

以及Looper的quitSafely方法：

public void quitSafely() {
      mQueue.quit(true);
 }

Looper的quit方法和quitSafely方法都会导致MessageQueue调用quit方法，所以当不需要Looper的时候，建议调用Looper的quit()方法或quitSafely()方法，以避免loop方法无限循环下去。

要想知道Looper的quit方法和quitSafely方法的区别，我们看下MessgaeQueue的quit方法：

    void quit(boolean safe) {
        if (!mQuitAllowed) {
            throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
        }
 
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                return;
            }
            mQuitting = true;
 
            if (safe) {
                removeAllFutureMessagesLocked();
            } else {
                removeAllMessagesLocked();
            }
 
            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
            nativeWake(mPtr);
        }
    }

安全退出，则调用removeAllFutureMessagesLocked()方法，该方法会设定一个标记，当消息队列中的已有消息全部处理完毕后才会安全退出；quit则会调用removeAllMessagesLocked()，直接退出。

下面接着看loop方法，重点看这一句：

msg.target.dispatchMessage(msg);

在Android的消息机制概述中，我们已经说过，target是Message的一个属性，其类型为Handler，msg.target也就是发送这条消息的对象。由此一来，Handler发送的Message最终又交给了它自己来调用dispatchMessage方法来处理，但是dispatchMessage方法是在Looper的loop方法中被调用的，那么Looper的loop方法是在哪里执行的呢？在创建Handler时所在的线程中执行的。

ActivityThread（主线程）在创建时，会初始化Looper，所以我们可以在主线程中直接使用Handler，当需要更新UI时，可以通过Handler发送消息，最后就可以回到主线程去更新UI啦，啦啦啦。

 

除此之外，Looper还提供了一些其他的方法，例如prepareMainLooper方法：

    /**
     * Initialize the current thread as a looper, marking it as an
     * application‘s main looper. The main looper for your application
     * is created by the Android environment, so you should never need
     * to call this function yourself.  See also: {@link #prepare()}
     */
    public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

该方法会实例化当前线程作为一个looper，但是是主线程的looper啦。Android系统会为我们创建主线程的looper，我们也不需要自己手动去调用该方法了。该方法的实质还是通过prepare方法实现的。

再如getMainLooper方法：

    /**
     * Returns the application‘s main looper, which lives in the main thread of the application.
     */
    public static Looper getMainLooper() {
        synchronized (Looper.class) {
            return sMainLooper;
        }
    }

该方法使得我们可以在任何地方获取到主线程的Looper了。