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Android消息處理機(jī)制Looper和Handler詳解

2020-04-11 11:43:56
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供稿:網(wǎng)友
Message:消息,其中包含了消息ID,消息處理對象以及處理的數(shù)據(jù)等,由MessageQueue統(tǒng)一列隊,終由Handler處理。Handler:處理者,負(fù)責(zé)Message的發(fā)送及處理。使用Handler時,需要實(shí)現(xiàn)handleMessage(Message msg)方法來對特定的Message進(jìn)行處理,例如更新UI等。MessageQueue:消息隊列,用來存放Handler發(fā)送過來的消息,并按照FIFO規(guī)則執(zhí)行。當(dāng)然,存放Message并非實(shí)際意義的保存,而是將Message以鏈表的方式串聯(lián)起來的,等待Looper的抽取。Looper:消息泵,不斷地從MessageQueue中抽取Message執(zhí)行。因此,一個MessageQueue需要一個Looper。Thread:線程,負(fù)責(zé)調(diào)度整個消息循環(huán),即消息循環(huán)的執(zhí)行場所。

Android系統(tǒng)的消息隊列和消息循環(huán)都是針對具體線程的,一個線程可以存在(當(dāng)然也可以不存在)一個消息隊列和一個消 息循環(huán)(Looper),特定線程的消息只能分發(fā)給本線程,不能進(jìn)行跨線程,跨進(jìn)程通訊。但是創(chuàng)建的工作線程默認(rèn)是沒有消息循環(huán)和消息隊列的,如果想讓該 線程具有消息隊列和消息循環(huán),需要在線程中首先調(diào)用Looper.prepare()來創(chuàng)建消息隊列,然后調(diào)用Looper.loop()進(jìn)入消息循環(huán)。 如下例所示:

 LooperThread Thread {    Handler mHandler;    run() {     Looper.prepare();     mHandler = Handler() {        handleMessage(Message msg) {                }     };     Looper.loop();   } }

 //Looper類分析
 //沒找到合適的分析代碼的辦法,只能這么來了。每個重要行的上面都會加上注釋
 //功能方面的代碼會在代碼前加上一段分析

 public class Looper {  //static變量,判斷是否打印調(diào)試信息。   private static final boolean DEBUG = false;   private static final boolean localLOGV = DEBUG ? Config.LOGD : Config.LOGV;    // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare(). //線程本地存儲功能的封裝,TLS,thread local storage,什么意思呢?因?yàn)榇鎯σ丛跅I?,例如函?shù)內(nèi)定義的內(nèi)部變量。要么在堆上,例如new或者malloc出來的東西 //但是現(xiàn)在的系統(tǒng)比如Linux和windows都提供了線程本地存儲空間,也就是這個存儲空間是和線程相關(guān)的,一個線程內(nèi)有一個內(nèi)部存儲空間,這樣的話我把線程相關(guān)的東西就存儲到 //這個線程的TLS中,就不用放在堆上而進(jìn)行同步操作了。   private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); //消息隊列,MessageQueue,看名字就知道是個queue..   final MessageQueue mQueue;   volatile boolean mRun; //和本looper相關(guān)的那個線程,初始化為null   Thread mThread;   private Printer mLogging = null; //static變量,代表一個UI Process(也可能是service吧,這里默認(rèn)就是UI)的主線程   private static Looper mMainLooper = null;      /** Initialize the current thread as a looper.    * This gives you a chance to create handlers that then reference    * this looper, before actually starting the loop. Be sure to call    * {@link #loop()} after calling this method, and end it by calling    * {@link #quit()}.    */ //往TLS中設(shè)上這個Looper對象的,如果這個線程已經(jīng)設(shè)過了looper的話就會報錯 //這說明,一個線程只能設(shè)一個looper   public static final void prepare() {     if (sThreadLocal.get() != null) {       throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");     }     sThreadLocal.set(new Looper());   }      /** 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.   * {@link #prepare()}   */ //由framework設(shè)置的UI程序的主消息循環(huán),注意,這個主消息循環(huán)是不會主動退出的 //     public static final void prepareMainLooper() {     prepare();     setMainLooper(myLooper()); //判斷主消息循環(huán)是否能退出.... //通過quit函數(shù)向looper發(fā)出退出申請     if (Process.supportsProcesses()) {       myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;     }   }    private synchronized static void setMainLooper(Looper looper) {     mMainLooper = looper;   }      /** Returns the application's main looper, which lives in the main thread of the application.   */   public synchronized static final Looper getMainLooper() {     return mMainLooper;   }    /**   * Run the message queue in this thread. Be sure to call   * {@link #quit()} to end the loop.   */ //消息循環(huán),整個程序就在這里while了。 //這個是static函數(shù)喔!   public static final void loop() {     Looper me = myLooper();//從該線程中取出對應(yīng)的looper對象     MessageQueue queue = me.mQueue;//取消息隊列對象...     while (true) {       Message msg = queue.next(); // might block取消息隊列中的一個待處理消息..       //if (!me.mRun) {//是否需要退出?mRun是個volatile變量,跨線程同步的,應(yīng)該是有地方設(shè)置它。       //  break;       //}       if (msg != null) {         if (msg.target == null) {           // No target is a magic identifier for the quit message.           return;         }         if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(             ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "             + msg.callback + ": " + msg.what             );         msg.target.dispatchMessage(msg);         if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(             "<<<<< Finished to  " + msg.target + " "             + msg.callback);         msg.recycle();       }     }   }    /**   * Return the Looper object associated with the current thread. Returns   * null if the calling thread is not associated with a Looper.  *///返回和線程相關(guān)的looper public static final Looper myLooper() {   return (Looper)sThreadLocal.get(); } /**  * Control logging of messages as they are processed by this Looper. If  * enabled, a log message will be written to <var>printer</var>   * at the beginning and ending of each message dispatch, identifying the  * target Handler and message contents.  *   * @param printer A Printer object that will receive log messages, or  * null to disable message logging.  *///設(shè)置調(diào)試輸出對象,looper循環(huán)的時候會打印相關(guān)信息,用來調(diào)試用最好了。 public void setMessageLogging(Printer printer) {   mLogging = printer; }  /**  * Return the {@link MessageQueue} object associated with the current  * thread. This must be called from a thread running a Looper, or a  * NullPointerException will be thrown.  */ public static final MessageQueue myQueue() {   return myLooper().mQueue; }//創(chuàng)建一個新的looper對象,//內(nèi)部分配一個消息隊列,設(shè)置mRun為true private Looper() {   mQueue = new MessageQueue();   mRun = true;   mThread = Thread.currentThread(); } public void quit() {   Message msg = Message.obtain();   // NOTE: By enqueueing directly into the message queue, the   // message is left with a null target. This is how we know it is   // a quit message.   mQueue.enqueueMessage(msg, 0); } /**  * Return the Thread associated with this Looper.  */ public Thread getThread() {   return mThread; } //后面就簡單了,打印,異常定義等。 public void dump(Printer pw, String prefix) {   pw.println(prefix + this);   pw.println(prefix + "mRun=" + mRun);   pw.println(prefix + "mThread=" + mThread);   pw.println(prefix + "mQueue=" + ((mQueue != null) ? mQueue : "(null"));   if (mQueue != null) {     synchronized (mQueue) {       Message msg = mQueue.mMessages;       int n = 0;       while (msg != null) {         pw.println(prefix + " Message " + n + ": " + msg);         n++;         msg = msg.next;       }       pw.println(prefix + "(Total messages: " + n + ")");     }   } } public String toString() {   return "Looper{"     + Integer.toHexString(System.identityHashCode(this))     + "}"; } static class HandlerException extends Exception {   HandlerException(Message message, Throwable cause) {     super(createMessage(cause), cause);   }   static String createMessage(Throwable cause) {     String causeMsg = cause.getMessage();     if (causeMsg == null) {       causeMsg = cause.toString();     }     return causeMsg;   } }}

那怎么往這個消息隊列中發(fā)送消息呢??調(diào)用looper的static函數(shù)myQueue可以獲得消息隊列,這樣你就可用自己往里邊插入消息了。不過這種方法比較麻煩,這個時候handler類就發(fā)揮作用了。先來看看handler的代碼,就明白了。

 class Handler{ .......... //handler默認(rèn)構(gòu)造函數(shù) public Handler() { //這個if是干嘛用的暫時還不明白,涉及到j(luò)ava的深層次的內(nèi)容了應(yīng)該     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());       }     } //獲取本線程的looper對象 //如果本線程還沒有設(shè)置looper,這回拋異常     mLooper = Looper.myLooper();     if (mLooper == null) {       throw new RuntimeException(         "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");     } //無恥啊,直接把looper的queue和自己的queue搞成一個了 //這樣的話,我通過handler的封裝機(jī)制加消息的話,就相當(dāng)于直接加到了looper的消息隊列中去了     mQueue = mLooper.mQueue;     mCallback = null;   } //還有好幾種構(gòu)造函數(shù),一個是帶callback的,一個是帶looper的 //由外部設(shè)置looper   public Handler(Looper looper) {     mLooper = looper;     mQueue = looper.mQueue;     mCallback = null;   } // 帶callback的,一個handler可以設(shè)置一個callback。如果有callback的話, //凡是發(fā)到通過這個handler發(fā)送的消息,都有callback處理,相當(dāng)于一個總的集中處理 //待會看dispatchMessage的時候再分析 public Handler(Looper looper, Callback callback) {     mLooper = looper;     mQueue = looper.mQueue;     mCallback = callback;   } // //通過handler發(fā)送消息 //調(diào)用了內(nèi)部的一個sendMessageDelayed public final boolean sendMessage(Message msg)   {     return sendMessageDelayed(msg, 0);   } //FT,又封裝了一層,這回是調(diào)用sendMessageAtTime了 //因?yàn)檠訒r時間是基于當(dāng)前調(diào)用時間的,所以需要獲得絕對時間傳遞給sendMessageAtTime 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)   {     boolean sent = false;     MessageQueue queue = mQueue;     if (queue != null) { //把消息的target設(shè)置為自己,然后加入到消息隊列中 //對于隊列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說,操作比較簡單了       msg.target = this;       sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);     }     else {       RuntimeException e = new RuntimeException(         this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");       Log.w("Looper", e.getMessage(), e);     }     return sent;   } //還記得looper中的那個消息循環(huán)處理嗎 //從消息隊列中得到一個消息后,會調(diào)用它的target的dispatchMesage函數(shù) //message的target已經(jīng)設(shè)置為handler了,所以 //最后會轉(zhuǎn)到handler的msg處理上來 //這里有個處理流程的問題 public void dispatchMessage(Message msg) { //如果msg本身設(shè)置了callback,則直接交給這個callback處理了     if (msg.callback != null) {       handleCallback(msg);     } else { //如果該handler的callback有的話,則交給這個callback處理了---相當(dāng)于集中處理      if (mCallback != null) {         if (mCallback.handleMessage(msg)) {           return;         }      } //否則交給派生處理,基類默認(rèn)處理是什么都不干       handleMessage(msg);     }   } .......... }

生成

    Message msg = mHandler.obtainMessage();    msg.what = what;    msg.sendToTarget();

發(fā)送

    MessageQueue queue = mQueue;    if (queue != null) {      msg.target = this;      sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);    }

在Handler.java的sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法中,我們看到,它找到它所引用的MessageQueue,然后將Message的target設(shè)定成自己(目的是為了在處理消息環(huán)節(jié),Message能找到正確的Handler),再將這個Message納入到消息隊列中。

抽取

    Looper me = myLooper();    MessageQueue queue = me.mQueue;    while (true) {      Message msg = queue.next(); // might block      if (msg != null) {        if (msg.target == null) {          // No target is a magic identifier for the quit message.          return;        }        msg.target.dispatchMessage(msg);        msg.recycle();      }    }

在Looper.java的loop()函數(shù)里,我們看到,這里有一個死循環(huán),不斷地從MessageQueue中獲取下一個(next方法)Message,然后通過Message中攜帶的target信息,交由正確的Handler處理(dispatchMessage方法)。

處理

    if (msg.callback != null) {      handleCallback(msg);    } else {      if (mCallback != null) {        if (mCallback.handleMessage(msg)) {          return;        }      }      handleMessage(msg);    }

在Handler.java的dispatchMessage(Message msg)方法里,其中的一個分支就是調(diào)用handleMessage方法來處理這條Message,而這也正是我們在職責(zé)處描述使用Handler時需要實(shí)現(xiàn)handleMessage(Message msg)的原因。

至于dispatchMessage方法中的另外一個分支,我將會在后面的內(nèi)容中說明。

至此,我們看到,一個Message經(jīng)由Handler的發(fā)送,MessageQueue的入隊,Looper的抽取,又再一次地回到Handler的懷抱。而繞的這一圈,也正好幫助我們將同步操作變成了異步操作。

3)剩下的部分,我們將討論一下Handler所處的線程及更新UI的方式。

在主線程(UI線程)里,如果創(chuàng)建Handler時不傳入Looper對象,那么將直接使用主線程(UI線程)的Looper對象(系統(tǒng)已經(jīng)幫我們創(chuàng)建了);在其它線程里,如果創(chuàng)建Handler時不傳入Looper對象,那么,這個Handler將不能接收處理消息。在這種情況下,通用的作法是:

        class LooperThread extends Thread {                public Handler mHandler;                public void run() {                        Looper.prepare();                        mHandler = new Handler() {                                public void handleMessage(Message msg) {                                       // process incoming messages here                                }                        };                        Looper.loop();                }        }

在創(chuàng)建Handler之前,為該線程準(zhǔn)備好一個Looper(Looper.prepare),然后讓這個Looper跑起來(Looper.loop),抽取Message,這樣,Handler才能正常工作。

因此,Handler處理消息總是在創(chuàng)建Handler的線程里運(yùn)行。而我們的消息處理中,不乏更新UI的操作,不正確的線程直接更新UI將引發(fā)異常。因此,需要時刻關(guān)心Handler在哪個線程里創(chuàng)建的。

如何更新UI才能不出異常呢?SDK告訴我們,有以下4種方式可以從其它線程訪問UI線程:

?      Activity.runOnUiThread(Runnable)
?      View.post(Runnable)
?      View.postDelayed(Runnable, long)
?      Handler
其中,重點(diǎn)說一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里,View獲得當(dāng)前線程(即UI線程)的Handler,然后將action對象post到Handler里。在Handler里,它將傳遞過來的action對象包裝成一個Message(Message的callback為action),然后將其投入UI線程的消息循環(huán)中。在Handler再次處理該Message時,有一條分支(未解釋的那條)就是為它所設(shè),直接調(diào)用runnable的run方法。而此時,已經(jīng)路由到UI線程里,因此,我們可以毫無顧慮的來更新UI。

4) 幾點(diǎn)小結(jié)

?      Handler的處理過程運(yùn)行在創(chuàng)建Handler的線程里
?      一個Looper對應(yīng)一個MessageQueue
?      一個線程對應(yīng)一個Looper
?      一個Looper可以對應(yīng)多個Handler
?      不確定當(dāng)前線程時,更新UI時盡量調(diào)用post方法

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