深入源码分析Handler的消息处理机制

Posted 2020-08-31

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    handler的消息处理有三个核心类：Looper,Handler和Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MessageQueue被封装到Looper里面了，我们不会直接与MessageQueue打交道，因此我没将其作为核心类。下面一一介绍：

线程的魔法师Looper

    Looper的字面意思是“循环者”，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单：

public class LooperThread extends Thread {

    @Override

    public void run() {

        //将当前线程初始化为Looper线程

        Looper.prepare();

        //开始循环处理消息队列

        Looper.loop();

    }

}

通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！！！是不是很神奇？让我们放慢镜头，看看这两行代码各自做了什么。

1)Looper.prepare()

    通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MessageQueue。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？咱们来看源码。

public class Looper {

    //每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象

    private static final ThreadLocal sThreadLocal =new ThreadLocal();

    // Looper内的消息队列

    final MessageQueue mQueue;

    //当前线程

    Thread mThread;

    //每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程

    private Looper() {

         mQueue =new MessageQueue();

        mRun =true;

        mThread = Thread.currentThread();

    }

    //我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象

    public static fina lvoid prepare() {

    if (sThreadLocal.get() !=null) {

    //试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常

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

    }

    sThreadLocal.set(new Looper());

    }

}

    通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然。每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal。

2)Looper.loop()

    调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：

public static final void loop() {

    Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper

    MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MessageQueue

    Binder.clearCallingIdentity();

    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

    //开始循环

    while (true) {

        Message msg = queue.next(); //取出message

        if (msg !=null) {

            if (msg.target ==null) {

                // message没有target为结束信号，退出循环

                return;

            }

            //将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler

            msg.target.dispatchMessage(msg);

            //回收message资源

            msg.recycle();

        }

    }

}

除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如：

1.myLooper()得到当前线程looper对象。

2.getThread()得到looper对象所属线程。

3.quit()方法结束looper循环。

到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：

1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal

2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行

3.Looper使一个线程变成Looper线程。

那么，我们如何往MessageQueue上添加消息呢？下面有请Handler出场！

异步处理大师Handler

    什么是handler？handler扮演了往MessageQueue上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MessageQueue它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的。默认的构造方法：

public class handler {

    final MessageQueue mQueue; //关联的MessageQueue

    final Looper mLooper; //关联的looper

    final Callback mCallback;

    public Handler() {

        //默认将关联当前线程的looper

        mLooper = Looper.myLooper();

        // looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用

        if (mLooper ==null) {

            throw new RuntimeException(

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

        }

        //直接把关联looper的MessageQueue作为自己的MessageQueue，因此它的消息将发送到关联looper的MessageQueue上

        mQueue = mLooper.mQueue;

    }

}

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

public class LooperThread extends Thread {

    private Handler handler1;

    private Handler handler2;

    @Override

    public void run() {

        //将当前线程初始化为Looper线程

        Looper.prepare();

        //实例化两个handler

        handler1 =new Handler();

        handler2 =new Handler();

        //开始循环处理消息队列

        Looper.loop();

    }

}

加入handler后的效果如下图：

可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！

Handler发送消息

    有了handler之后，我们就可以使用 post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int), sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：

//处理消息，该方法由looper调用

public void dispatchMessage(Message msg) {

    if (msg.callback !=null) {

        //如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！

        handleCallback(msg);

    } else {

        //如果handler本身设置了callback，则执行callback

        if (mCallback !=null) {

            /*这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。

            if (mCallback.handleMessage(msg)) {

                 return;

            }

        }

        //如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage

        handleMessage(msg);

    }

}

//处理runnable消息

private final void handleCallback(Message message) {

    message.callback.run(); //直接调用run方法！

}

//由子类实现的钩子方法

publicvoid handleMessage(Message msg) {

}

    可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！

Handler的用处

拥有下面两个重要的特点：

1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到它所关联的MessageQueue上。

2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。

    这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper 在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在 activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)。

封装任务Message

在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：

1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。

2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存

3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。

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