Handler消息传递机制——源码赏析

Android的消息处理有四个核心类:Handler、Looper、Message、MessageQueue,都在android.os包中。

一、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),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,代码如下:

publicclassLooperThreadextendsThread {

@Override

publicvoidrun() {

//将当前线程初始化为Looper线程

Looper.prepare();public void handleMessage(Message msg) {

super.handleMessage;

switch {

case 0:

break;

default:

break;

}

}//开始循环处理消息队列

Looper.loop();

}

}

通过上面两行核心代码,普通线程就升级为Looper线程了!!!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MQ。注意,一个Thread只能有一个Looper对象,为什么呢?咱们来看源码。

看源码。

publicclassLooper {

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

privatestaticfinalThreadLocal sThreadLocal=newThreadLocal();

//Looper内的消息队列

finalMessageQueue mQueue;

//当前线程

Thread mThread;

//。。。其他属性

//每个Looper对象中有它的消息队列,和它所属的线程

privateLooper() {

mQueue=newMessageQueue();

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

publicstaticfinalvoidprepare() {

if(sThreadLocal.get {

//试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常

thrownewRuntimeException(“Only one Looper may be created per thread”);

}

sThreadLocal.set(newLooper;

}

//其他方法

}

通过源码,prepare()背后的工作方式一目了然,其核心就是将looper对象定义为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中取出队头的消息执行。其源码分析如下:

publicstaticfinalvoidloop() {

Looper me=myLooper();//得到当前线程Looper

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

Binder.clearCallingIdentity();

finallongident=Binder.clearCallingIdentity();

//开始循环

while {

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;

}

//日志。。。

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

“>>>>> Dispatching to”+msg.target+””

+msg.callback+”:”+msg.what

);

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

msg.target.dispatchMessage;

//还是日志。。。

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

“<<<<< Finished to”+msg.target+””

+msg.callback);

finallongnewIdent=Binder.clearCallingIdentity();

if(ident!=newIdent) {

Log.wtf(“Looper”,”Thread identity changed from 0x”

+Long.toHexString+”to 0x”

+Long.toHexString+”while dispatching to”

+msg.target.getClass().getName()+””

+msg.callback+”what=”+msg.what);

}

//回收message资源

msg.recycle();

}

}

}

除了prepare方法,Looper类还提供了一些有用的方法,比如

Looper.myLooper()得到当前线程looper对象:

publicstaticfinalLooper myLooper() {

//在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper

returnsThreadLocal.get();

}

getThread()得到looper对象所属线程:

publicThread getThread() {

returnmThread;

}

quit()方法结束looper循环

publicvoidquit() {

//创建一个空的message,它的target为NULL,表示结束循环消息

Message msg=Message.obtain();

//发出消息

mQueue.enqueueMessage;

}

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MQ上添加消息呢?下面有请Handler!

二、异步处理大师 Handler

什么是handler?handler扮演了往MQ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MQ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。默认的构造方法:

publicclasshandler {

finalMessageQueue mQueue;//关联的MQ

finalLooper mLooper;//关联的looper

finalCallback mCallback;

//其他属性

publicHandler() {

if(FIND_POTENTIAL_LEAKS) {

finalClassklass=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) {

thrownewRuntimeException(

“Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare;

}

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

mQueue=mLooper.mQueue;

mCallback=null;

}

//其他方法

}

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler:

publicclassLooperThreadextendsThread {

privateHandler handler1;

privateHandler handler2;

@Override

publicvoidrun() {

//将当前线程初始化为Looper线程

Looper.prepare();

//实例化两个handler

handler1=newHandler();

handler2=newHandler();

//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,postAtTime(Runnable,
long),postDelayed(Runnable,
long),sendEmptyMessage,sendMessage,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:

//此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象,它的run方法将在handler关联的looper线程中执行

publicfinalbooleanpost(Runnable r)

{

//注意getPostMessage将runnable封装成message

returnsendMessageDelayed(getPostMessage;

}

privatefinalMessage getPostMessage(Runnable r) {

Message m=Message.obtain();//得到空的message

m.callback=r;//将runnable设为message的callback,

returnm;

}

publicbooleansendMessageAtTime(Message msg,longuptimeMillis)

{

booleansent=false;

MessageQueue queue=mQueue;

if(queue!=null) {

msg.target=this;//message的target必须设为该handler!

sent=queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

}

else{

RuntimeException e=newRuntimeException(

this+”sendMessageAtTime() called with no mQueue”);

Log.w(“Looper”, e.getMessage;

}

returnsent;

}

总之通过handler发出的message有如下特点:

1.message.target为该handler对象,这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler,即loop()方法中的关键代码

msg.target.dispatchMessage;

2.post发出的message,其callback为Runnable对象

Handler处理消息

说完了消息的发送,再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Messagemsg)与钩子方法handleMessage(Messagemsg)完成的,见源码

//处理消息,该方法由looper调用

publicvoiddispatchMessage(Message msg) {

if(msg.callback!=null) {

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

handleCallback;

}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 {

return;

}

}

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

handleMessage;

}

}

//处理runnable消息

privatefinalvoidhandleCallback(Message message) {

message.callback.run();//直接调用run方法!

}

//由子类实现的钩子方法

publicvoidhandleMessage(Message msg) {

}

可以看到,除了handleMessage(Messagemsg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外,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

handler被描述为“异步处理大师”,这归功于Handler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关联的MQ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。

下面给出sample代码,仅供参考:

publicclassTestDriverActivityextendsActivity {

privateTextView textview;

@Override

protectedvoidonCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

textview= findViewById(R.id.textview);

//创建并启动工作线程

Thread workerThread=newThread(newSampleTask(newMyHandler;

workerThread.start();

}

publicvoidappendText(String msg) {

textview.setText(textview.getText()+”\n”+msg);

}

classMyHandlerextendsHandler {

@Override

publicvoidhandleMessage(Message msg) {

String result=msg.getData().getString(“message”);

//更新UI

appendText;

}

}

}

publicclassSampleTaskimplementsRunnable {

privatestaticfinalString TAG=SampleTask.class.getSimpleName();

Handler handler;

publicSampleTask(Handler handler) {

super();

this.handler=handler;

}

@Override

publicvoidrun() {

try{//模拟执行某项任务,下载等

Thread.sleep;

//任务完成后通知activity更新UI

Message msg=prepareMessage(“task completed!”);

//message将被添加到主线程的MQ中

handler.sendMessage;

}catch(InterruptedException e) {

Log.d(TAG,”interrupted!”);

}

}

privateMessage prepareMessage(String str) {

Message result=handler.obtainMessage();

Bundle data=newBundle();

data.putString(“message”, str);

result.setData;

returnresult;

}

}

当然,handler能做的远远不仅如此,由于它能post
Runnable对象,它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread模式。

三、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,使用Message需要注意4点:

1、Message虽然也可以通过new来获取,但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获得空消息对象,以节省资源;

2、如果一个Message只需要携带简单的int型数据,应优先使用arg1和arg2属性来传递数据,这样比Bundle节省内存;

3、尽可能使用Message.what来标识信息,以便用不同的方式处理Message。

4、如果需要从工作线程返回很多数据信息,可以借助Bundle对象将这些数据集中到一起,然后存放到obj属性中,再返回到主线程。

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