Message:消息,其中包含了消息ID,消息处理对象以及处理的数据等,由MessageQueue统一列队,终由Handler处理。
Handler:处理者,负责Message的发送及处理。使用Handler时,需要实现handleMessage(Message msg)方法来对特定的Message进行处理,例如更新UI等。
MessageQueue:消息队列,用来存放Handler发送过来的消息,并按照FIFO规则执行。当然,存放Message并非实际意义的保存,而是将Message以链表的方式串联起来的,等待Looper的抽取。
Looper:消息泵,不断地从MessageQueue中抽取Message执行。因此,一个MessageQueue需要一个Looper。
Thread:线程,负责调度整个消息循环,即消息循环的执行场所。
Android 系统的消息队列和消息循环都是针对具体线程的,一个线程可以存在(当然也可以不存在)一个消息队列和一个消息循环(Looper),特定线程的消息只能分发给本线程,不能进行跨线程,跨进程通讯。但是创建的工作线程默认是没有消息循环和消息队列的,如果想让该线程具有消息队列和消息循环,需要在线程中首先调用Looper.prepare()来创建消息队列,然后调用Looper.loop()进入消息循环。 如下例所示:
class LooperThread extends Thread { public Handler mHandler; public void run() { Looper.prepare();//给线程创建一个消息循环 mHandler = new Handler() { public void handleMessage(Message msg) { // process incoming messages here } }; Looper.loop();//使消息循环起作用,从消息队列里取消息,处理消息 } } 注:写在Looper.loop()之后的代码不会被立即执行,当调用后 mHandler.getLooper().quit()后,loop才会中止,其后的代码才能得以运行。Looper对象通过MessageQueue 来存放消息和事件。一个线程只能有一个Looper,对应一个MessageQueue。这样你的线程就具有了消息处理机制了,在Handler中进行消息处理。
Activity是一个UI线程,运行于主线程中,Android系统在启动的时候会为Activity创建一个消息队列和消息循环(Looper)。详细实现请参考ActivityThread.java文件。 Android应用程序进程在启动的时候,会在进程中加载ActivityThread类,并且执行这个类的main函数,应用程序的消息循环过程就是在这个main函数里面实现的 public final class ActivityThread { ...... public static final void main(String[] args) { ...... Looper.prepareMainLooper(); ...... ActivityThread thread = new ActivityThread(); thread.attach(false); ...... Looper.loop(); ...... thread.detach(); ...... } } 这个函数做了两件事情,一是在主线程中创建了一个ActivityThread实例, 二是通过Looper类使主线程进入消息循环中,这里我们只关注后者。首先看Looper.prepareMainLooper函数的实现,这是一个静态成员函数,定义在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java文件中:
1 // Looper类分析 2 // 没找到合适的分析代码的办法,只能这么来了。每个重要行的上面都会加上注释 3 // 功能方面的代码会在代码前加上一段分析 4 public class Looper { 5 // static变量,判断是否打印调试信息。 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 // 线程本地存储功能的封装,TLS,thread local storage,什么意思呢?因为存储要么在栈上,例如函数内定义的内部变量。要么在堆上,例如new或者malloc出来的东西。 11 // 但是现在的系统比如Linux和windows都提供了线程本地存储空间,也就是这个存储空间是和线程相关的,一个线程内有一个内部存储空间,这样的话我把线程相关的东西就存储到 12 // 这个线程的TLS中,就不用放在堆上而进行同步操作了。 // ThreadLocal并不是一个Thread,而是Thread的局部变量。 13 private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); 14 // 消息队列,MessageQueue,看名字就知道是个queue.. 15 final MessageQueue mQueue; 16 volatile boolean mRun; 17 // 和本looper相关的那个线程,初始化为null 18 Thread mThread; 19 private Printer mLogging = null; 20 // static变量,代表一个UI Process(也可能是service吧,这里默认就是UI)的主线程 21 private static Looper mMainLooper = null; 22 23 29 // 往TLS中设上这个Looper对象的,如果这个线程已经设过了Looper的话就会报错, 这说明,一个线程只能设一个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 43 // 由framework设置的UI程序的主消息循环,注意,这个主消息循环是不会主动退出的 44 // 45 public static final void prepareMainLooper() { 46 prepare(); 47 setMainLooper(myLooper()); 48 // 判断主消息循环是否能退出.... 49 // 通过quit函数向looper发出退出申请 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 61 public synchronized static final Looper getMainLooper() { 62 return mMainLooper; 63 } 64 65 69 // 消息循环,整个程序就在这里while了。 70 // 这个是static函数喔! 71 public static final void loop() { 72 Looper me = myLooper(); // 从该线程中取出对应的looper对象 73 MessageQueue queue = me.mQueue; // 取消息队列对象... 74 while ( true) { 75 Message msg = queue.next(); // might block取消息队列中的一个待处理消息.. 76 // if (!me.mRun) { // 是否需要退出?mRun是个volatile变量,跨线程同步的,应该是有地方设置它。 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 97 101 // 返回和线程相关的looper 102 public static final Looper myLooper() { 103 return (Looper)sThreadLocal.get(); 104 } 105 106 115 // 设置调试输出对象,looper循环的时候会打印相关信息,用来调试用最好了。 116 public void setMessageLogging(Printer printer) { 117 mLogging = printer; 118 } 119 120 125 public static final MessageQueue myQueue() { 126 return myLooper().mQueue; 127 } 128 // 创建一个新的looper对象, 129 //内部分配一个消息队列,设置mRun为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 } 143 144 147 public Thread getThread() { 148 return mThread; 149 } 150 // 后面就简单了,打印,异常定义等。 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 } 那怎么往这个消息队列中发送消息呢??调用looper的static函数myQueue可以获得消息队列,这样你就可用自己往里边插入消息了。不过这种方法比较麻烦,这个时候handler类就发挥作用了。先来看看handler的代码,就明白了。 1 class Handler{ 2 .......... 3 // handler默认构造函数 4 public Handler() { 5 // 这个if是干嘛用的暂时还不明白,涉及到java的深层次的内容了应该 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 // 获取本线程的looper对象 15 // 如果本线程还没有设置looper,这回抛异常 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 // 无耻啊,直接把looper的queue和自己的queue搞成一个了 22 // 这样的话,我通过handler的封装机制加消息的话,就相当于直接加到了looper的消息队列中去了 23 mQueue = mLooper.mQueue; 24 mCallback = null; 25 } 26 // 还有好几种构造函数,一个是带callback的,一个是带looper的 27 // 由外部设置looper 28 public Handler(Looper looper) { 29 mLooper = looper; 30 mQueue = looper.mQueue; 31 mCallback = null; 32 } 33 // 带callback的,一个handler可以设置一个callback。如果有callback的话, 34 // 凡是发到通过这个handler发送的消息,都有callback处理,相当于一个总的集中处理 35 // 待会看dispatchMessage的时候再分析 36 public Handler(Looper looper, Callback callback) { 37 mLooper = looper; 38 mQueue = looper.mQueue; 39 mCallback = callback; 40 } 41 // 42 // 通过handler发送消息 43 // 调用了内部的一个sendMessageDelayed 44 public final boolean sendMessage(Message msg) 45 { 46 return sendMessageDelayed(msg, 0); 47 } 48 // FT,又封装了一层,这回是调用sendMessageAtTime了 49 // 因为延时时间是基于当前调用时间的,所以需要获得绝对时间传递给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设置为自己,然后加入到消息队列中 65 // 对于队列这种数据结构来说,操作比较简单了 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 // 还记得looper中的那个消息循环处理吗 77 // 从消息队列中得到一个消息后,会调用它的target的dispatchMesage函数 78 // message的target已经设置为handler了,所以 79 // 最后会转到handler的msg处理上来 80 // 这里有个处理流程的问题 81 public void dispatchMessage(Message msg) { 82 // 如果msg本身设置了callback,则直接交给这个callback处理了 83 if (msg.callback != null) { 84 handleCallback(msg); 85 } else { 86 // 如果该handler的callback有的话,则交给这个callback处理了---相当于集中处理 87 if (mCallback != null) { 88 if (mCallback.handleMessage(msg)) { 89 return; 90 } 91 } 92 // 否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干 93 handleMessage(msg); 94 } 95 } 96 .......... 97 }
生成
Message msg = mHandler.obtainMessage();
msg.what = what;
msg.sendToTarget();
发送
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,我们看到,它找到它所引用的MessageQueue,然后将Message的target设定成自己(目的是为了在处理消息环节,Message能找到正确的Handler),再将这个Message纳入到消息队列中。
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()函数里,我们看到,这里有一个死循环,不断地从MessageQueue中获取下一个(next方法)Message,然后通过Message中携带的target信息,交由正确的Handler处理(dispatchMessage方法)。
处理
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,其中的一个分支就是调用handleMessage方法来处理这条Message,而这也正是我们在职责处描述使用Handler时需要实现handleMessage(Message msg)的原因。
至于dispatchMessage方法中的另外一个分支,我将会在后面的内容中说明。
至此,我们看到,一个Message经由Handler的发送,MessageQueue的入队,Looper的抽取,又再一次地回到Handler的怀抱。而绕的这一圈,也正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。
Handler的作用是把消息加入特定的(Looper)消息队列中,并分发和处理该消息队列中的消息。构造Handler的时候可以指定一个Looper对象,如果不指定则利用当前线程的Looper创建。详细实现请参考Looper的源码。 一个Activity中可以创建多个工作线程或者其他的组件,如果这些线程或者组件把他们的消息放入Activity的主线程消息队列,那么该消息就会在 主线程中处理了。因为主线程一般负责界面的更新操作,并且Android系统中的weget不是线程安全的,所以这种方式可以很好的实现Android界 面更新。在Android系统中这种方式有着广泛的运用。 那么另外一个线程怎样把消息放入主线程的消息队列呢?答案是通过Handle对象,只要Handler对象以主线程的Looper创建,那么调用 Handler的sendMessage等接口,将会把消息放入队列都将是放入主线程的消息队列。并且将会在Handler主线程中调用该handler 的handleMessage接口来处理消息。
3)剩下的部分,我们将讨论一下Handler所处的线程及更新UI的方式。
在主线程(UI线程)里,如果创建Handler时不传入Looper对象,那么将直接使用主线程(UI线程)的Looper对象(系统已经帮我们创建了);在其它线程里,如果创建Handler时不传入Looper对象,那么,这个Handler将不能接收处理消息。在这种情况下,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();
}
}
在创建Handler之前,为该线程准备好一个Looper(Looper.prepare),然后让这个Looper跑起来(Looper.loop),抽取Message,这样,Handler才能正常工作。
因此,Handler处理消息总是在创建Handler的线程里运行。而我们的消息处理中,不乏更新UI的操作,不正确的线程直接更新UI将引发异常。因此,需要时刻关心Handler在哪个线程里创建的。
如何更新UI才能不出异常呢?SDK告诉我们,有以下4种方式可以从其它线程访问UI线程:
· Activity.runOnUiThread(Runnable)
· View.post(Runnable)
· View.postDelayed(Runnable, long)
· Handler
其中,重点说一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里,View获得当前线程(即UI线程)的Handler,然后将action对象post到Handler里。在Handler里,它将传递过来的action对象包装成一个Message(Message的callback为action),然后将其投入UI线程的消息循环中。在Handler再次处理该Message时,有一条分支(未解释的那条)就是为它所设,直接调用runnable的run方法。而此时,已经路由到UI线程里,因此,我们可以毫无顾虑的来更新UI。
4) 几点小结
· Handler的处理过程运行在创建Handler的线程里
· 一个Looper对应一个MessageQueue
· 一个线程对应一个Looper
· 一个Looper可以对应多个Handler
· 不确定当前线程时,更新UI时尽量调用post方法
通过上面的分析,我们可以得出如下结论:
1、如果通过工作线程刷新界面,推荐使用handler对象来实现。
2、注意工作线程和主线程之间的竞争关系。推荐handler对象在主线程中构造完成(并且启动工作线程之后不要再修改之,否则会出现数据不一致),然后在工作线程中可以放心的调用发送消息SendMessage等接口。
3、除了2所述的hanlder对象之外的任何主线程的成员变量如果在工作线程中调用,仔细考虑线程同步问题。如果有必要需要加入同步对象保护该变量。
4、handler对象的handleMessage接口将会在主线程中调用。在这个函数可以放心的调用主线程中任何变量和函数,进而完成更新UI的任务。
5、Android很多API也利用Handler这种线程特性,作为一种回调函数的变种,来通知调用者。这样Android框架就可以在其线程中将消息发送到调用者的线程消息队列之中,不用担心线程同步的问题。
参考以下文章: http://li-bonan.blog.163.com/blog/static/13556477020112245111485/ http://blog.csdn.net/Innost/article/details/6055793 http://www.cnblogs.com/tt_mc/archive/2012/01/30/2331876.html