Android Looper和Handler


Message:消息,其中包含了消息ID,消息處理對象以及處理的數據等,由MessageQueue統一列隊,終由Handler處理。

Handler:處理者,負責Message的發送及處理。使用Handler時,需要實現handleMessage(Message msg)方法來對特定的Message進行處理,例如更新UI等。

MessageQueue:消息隊列,用來存放Handler發送過來的消息,並按照FIFO規則執行。當然,存放Message並非實際意義的保存,而是將Message以鏈表的方式串聯起來的,等待Looper的抽取。

Looper:消息泵,不斷地從MessageQueue中抽取Message執行。因此,一個MessageQueue需要一個Looper

Thread:線程,負責調度整個消息循環,即消息循環的執行場所。

 

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

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();
}
}

這樣你的線程就具有了消息處理機制了,在Handler中進行消息處理。


     Activity是一個UI線程,運行於主線程中,Android系統在啟動的時候會為Activity創建一個消息隊列和消息循環(Looper)。詳細實現請參考ActivityThread.java文件
Android應用程序進程在啟動的時候,會在進程中加載ActivityThread類,並且執行這個類的main函數,應用程序的消息循環過程就是在這個main函數里面實現的
public final class ActivityThread {
......

public static final void main(String[] args) {
......

Looper.prepareMainLooper();

......

ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);

......

Looper.loop();

......

thread.detach();

......
}
}
這個函數做了兩件事情,一是在主線程中創建了一個ActivityThread實例,二是通過Looper類使主線程進入消息循環中,這里我們只關注后者。

        首先看Looper.prepareMainLooper函數的實現,這是一個靜態成員函數,定義在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java文件中:


  1  // Looper類分析
  2  // 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
  3  // 功能方面的代碼會在代碼前加上一段分析
  4  public  class Looper {
  5     // static變量,判斷是否打印調試信息。
  6       private  static  final  boolean DEBUG =  false;
  7      private  static  final  boolean localLOGV = DEBUG ? Config.LOGD : Config.LOGV;
  8 
  9      //  sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
 10  // 線程本地存儲功能的封裝,TLS,thread local storage,什么意思呢?因為存儲要么在棧上,例如函數內定義的內部變量。要么在堆上,例如new或者malloc出來的東西
 11  // 但是現在的系統比如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的,一個線程內有一個內部存儲空間,這樣的話我把線程相關的東西就存儲到
 12  // 這個線程的TLS中,就不用放在堆上而進行同步操作了。
 13       private  static  final ThreadLocal sThreadLocal =  new ThreadLocal();
 14  // 消息隊列,MessageQueue,看名字就知道是個queue..
 15       final MessageQueue mQueue;
 16      volatile  boolean mRun;
 17  // 和本looper相關的那個線程,初始化為null
 18      Thread mThread;
 19      private Printer mLogging =  null;
 20  // static變量,代表一個UI Process(也可能是service吧,這里默認就是UI)的主線程
 21       private  static Looper mMainLooper =  null;
 22     
 23       /**  Initialize the current thread as a looper.
 24        * This gives you a chance to create handlers that then reference
 25        * this looper, before actually starting the loop. Be sure to call
 26        * { @link  #loop()} after calling this method, and end it by calling
 27        * { @link  #quit()}.
 28         */
 29  // 往TLS中設上這個Looper對象的,如果這個線程已經設過了looper的話就會報錯
 30  // 這說明,一個線程只能設一個looper
 31       public  static  final  void prepare() {
 32          if (sThreadLocal.get() !=  null) {
 33              throw  new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
 34         }
 35         sThreadLocal.set( new Looper());
 36     }
 37     
 38      /**  Initialize the current thread as a looper, marking it as an application's main 
 39       *  looper. The main looper for your application is created by the Android environment,
 40       *  so you should never need to call this function yourself.
 41       * { @link  #prepare()}
 42        */
 43   // 由framework設置的UI程序的主消息循環,注意,這個主消息循環是不會主動退出的
 44  //     
 45       public  static  final  void prepareMainLooper() {
 46         prepare();
 47         setMainLooper(myLooper());
 48  // 判斷主消息循環是否能退出....
 49  // 通過quit函數向looper發出退出申請
 50           if (Process.supportsProcesses()) {
 51             myLooper().mQueue.mQuitAllowed =  false;
 52         }
 53     }
 54 
 55      private  synchronized  static  void setMainLooper(Looper looper) {
 56         mMainLooper = looper;
 57     }
 58     
 59      /**  Returns the application's main looper, which lives in the main thread of the application.
 60        */
 61      public  synchronized  static  final Looper getMainLooper() {
 62          return mMainLooper;
 63     }
 64 
 65      /**
 66       *  Run the message queue in this thread. Be sure to call
 67       * { @link  #quit()} to end the loop.
 68        */
 69  // 消息循環,整個程序就在這里while了。
 70  // 這個是static函數喔!
 71       public  static  final  void loop() {
 72         Looper me = myLooper(); // 從該線程中取出對應的looper對象
 73          MessageQueue queue = me.mQueue; // 取消息隊列對象...
 74           while ( true) {
 75             Message msg = queue.next();  //  might block取消息隊列中的一個待處理消息..
 76               // if (!me.mRun) { // 是否需要退出?mRun是個volatile變量,跨線程同步的,應該是有地方設置它。
 77               //     break;
 78               // }
 79               if (msg !=  null) {
 80                  if (msg.target ==  null) {
 81                      //  No target is a magic identifier for the quit message.
 82                       return;
 83                 }
 84                  if (me.mLogging!=  null) me.mLogging.println(
 85                         ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
 86                         + msg.callback + ": " + msg.what
 87                         );
 88                 msg.target.dispatchMessage(msg);
 89                  if (me.mLogging!=  null) me.mLogging.println(
 90                         "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "
 91                         + msg.callback);
 92                 msg.recycle();
 93             }
 94         }
 95     }
 96 
 97      /**
 98       * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
 99       * null if the calling thread is not associated with a Looper.
100        */
101  // 返回和線程相關的looper
102       public  static  final Looper myLooper() {
103          return (Looper)sThreadLocal.get();
104     }
105 
106      /**
107       * Control logging of messages as they are processed by this Looper.  If
108       * enabled, a log message will be written to <var>printer</var> 
109       * at the beginning and ending of each message dispatch, identifying the
110       * target Handler and message contents.
111       * 
112       *  @param  printer A Printer object that will receive log messages, or
113       * null to disable message logging.
114        */
115  // 設置調試輸出對象,looper循環的時候會打印相關信息,用來調試用最好了。
116       public  void setMessageLogging(Printer printer) {
117         mLogging = printer;
118     }
119     
120      /**
121       * Return the { @link  MessageQueue} object associated with the current
122       * thread.  This must be called from a thread running a Looper, or a
123       * NullPointerException will be thrown.
124        */
125      public  static  final MessageQueue myQueue() {
126          return myLooper().mQueue;
127     }
128  // 創建一個新的looper對象,
129  // 內部分配一個消息隊列,設置mRun為true
130       private Looper() {
131         mQueue =  new MessageQueue();
132         mRun =  true;
133         mThread = Thread.currentThread();
134     }
135 
136      public  void quit() {
137         Message msg = Message.obtain();
138          //  NOTE: By enqueueing directly into the message queue, the
139           //  message is left with a null target.  This is how we know it is
140           //  a quit message.
141          mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
142     }
143 
144      /**
145       * Return the Thread associated with this Looper.
146        */
147      public Thread getThread() {
148          return mThread;
149     }
150      // 后面就簡單了,打印,異常定義等。
151       public  void dump(Printer pw, String prefix) {
152         pw.println(prefix +  this);
153         pw.println(prefix + "mRun=" + mRun);
154         pw.println(prefix + "mThread=" + mThread);
155         pw.println(prefix + "mQueue=" + ((mQueue !=  null) ? mQueue : "(null"));
156          if (mQueue !=  null) {
157              synchronized (mQueue) {
158                 Message msg = mQueue.mMessages;
159                  int n = 0;
160                  while (msg !=  null) {
161                     pw.println(prefix + "  Message " + n + ": " + msg);
162                     n++;
163                     msg = msg.next;
164                 }
165                 pw.println(prefix + "(Total messages: " + n + ")");
166             }
167         }
168     }
169 
170      public String toString() {
171          return "Looper{"
172             + Integer.toHexString(System.identityHashCode( this))
173             + "}";
174     }
175 
176      static  class HandlerException  extends Exception {
177 
178         HandlerException(Message message, Throwable cause) {
179              super(createMessage(cause), cause);
180         }
181 
182          static String createMessage(Throwable cause) {
183             String causeMsg = cause.getMessage();
184              if (causeMsg ==  null) {
185                 causeMsg = cause.toString();
186             }
187              return causeMsg;
188         }
189     }
190 }
 
那怎么往這個消息隊列中發送消息呢??調用looper的static函數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類就發揮作用了。先來看看handler的代碼,就明白了。
 1  class Handler{
 2 ..........
 3  // handler默認構造函數
 4  public Handler() {
 5  // 這個if是干嘛用的暫時還不明白,涉及到java的深層次的內容了應該
 6           if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
 7              final Class<?  extends Handler> klass = getClass();
 8              if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
 9                     (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
10                 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
11                     klass.getCanonicalName());
12             }
13         }
14  // 獲取本線程的looper對象
15  // 如果本線程還沒有設置looper,這回拋異常
16          mLooper = Looper.myLooper();
17          if (mLooper ==  null) {
18              throw  new RuntimeException(
19                 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
20         }
21  // 無恥啊,直接把looper的queue和自己的queue搞成一個了
22  // 這樣的話,我通過handler的封裝機制加消息的話,就相當於直接加到了looper的消息隊列中去了
23          mQueue = mLooper.mQueue;
24         mCallback =  null;
25     }
26  // 還有好幾種構造函數,一個是帶callback的,一個是帶looper的
27  // 由外部設置looper
28       public Handler(Looper looper) {
29         mLooper = looper;
30         mQueue = looper.mQueue;
31         mCallback =  null;
32     }
33  //  帶callback的,一個handler可以設置一個callback。如果有callback的話,
34  // 凡是發到通過這個handler發送的消息,都有callback處理,相當於一個總的集中處理
35  // 待會看dispatchMessage的時候再分析
36  public Handler(Looper looper, Callback callback) {
37         mLooper = looper;
38         mQueue = looper.mQueue;
39         mCallback = callback;
40     }
41  //
42  // 通過handler發送消息
43  // 調用了內部的一個sendMessageDelayed
44  public  final  boolean sendMessage(Message msg)
45     {
46          return sendMessageDelayed(msg, 0);
47     }
48  // FT,又封裝了一層,這回是調用sendMessageAtTime了
49  // 因為延時時間是基於當前調用時間的,所以需要獲得絕對時間傳遞給sendMessageAtTime
50  public  final  boolean sendMessageDelayed(Message msg,  long delayMillis)
51     {
52          if (delayMillis < 0) {
53             delayMillis = 0;
54         }
55          return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
56     }
57 
58 
59  public  boolean sendMessageAtTime(Message msg,  long uptimeMillis)
60     {
61          boolean sent =  false;
62         MessageQueue queue = mQueue;
63          if (queue !=  null) {
64  // 把消息的target設置為自己,然后加入到消息隊列中
65  // 對於隊列這種數據結構來說,操作比較簡單了
66              msg.target =  this;
67             sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
68         }
69          else {
70             RuntimeException e =  new RuntimeException(
71                  this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
72             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
73         }
74          return sent;
75     }
76  // 還記得looper中的那個消息循環處理嗎
77  // 從消息隊列中得到一個消息后,會調用它的target的dispatchMesage函數
78  // message的target已經設置為handler了,所以
79  // 最后會轉到handler的msg處理上來
80  // 這里有個處理流程的問題
81  public  void dispatchMessage(Message msg) {
82  // 如果msg本身設置了callback,則直接交給這個callback處理了
83           if (msg.callback !=  null) {
84             handleCallback(msg);
85         }  else {
86  // 如果該handler的callback有的話,則交給這個callback處理了---相當於集中處理
87             if (mCallback !=  null) {
88                  if (mCallback.handleMessage(msg)) {
89                      return;
90                 }
91            }
92  // 否則交給派生處理,基類默認處理是什么都不干
93              handleMessage(msg);
94         }
95     }
96 ..........
97 }

 

生成

       Message msg = mHandler.obtainMessage();

       msg.what = what;

       msg.sendToTarget();

 

發送

       MessageQueue queue = mQueue;

        if (queue != null) {

            msg.target = this;

            sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

        }

Handler.javasendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法中,我們看到,它找到它所引用的MessageQueue,然后將Messagetarget設定成自己(目的是為了在處理消息環節,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();

            }

        }

Looper.javaloop()函數里,我們看到,這里有一個死循環,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);

        }

Handler.javadispatchMessage(Message msg)方法里,其中的一個分支就是調用handleMessage方法來處理這條Message,而這也正是我們在職責處描述使用Handler時需要實現handleMessage(Message msg)的原因。

至於dispatchMessage方法中的另外一個分支,我將會在后面的內容中說明。

至此,我們看到,一個Message經由Handler的發送,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(系統已經幫我們創建了);在其它線程里,如果創建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();

                               }

                }

在創建Handler之前,為該線程准備好一個LooperLooper.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處理消息總是在創建Handler的線程里運行。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將引發異常。因此,需要時刻關心Handler在哪個線程里創建的。

 

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

其中重點說一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里View獲得當前線程UI線程Handler然后將action對象postHandler里。在Handler里,它將傳遞過來的action對象包裝成一個MessageMessagecallbackaction),然后將其投入UI線程的消息循環中。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,直接調用runnablerun方法。而此時,已經路由到UI線程里,因此,我們可以毫無顧慮的來更新UI

4 幾點小結

·      Handler的處理過程運行在創建Handler的線程里

·      一個Looper對應一個MessageQueue

·      一個線程對應一個Looper

·      一個Looper可以對應多個Handler

·      不確定當前線程時,更新UI時盡量調用post方法

 

 

 


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