深入理解Android消息处理系统——Looper、Handler、Thread

    xiaoxiao2021-03-25  103

    转载自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5da93c8f0100y4ul.html

    Android Looper和Handler

    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);

            }

    Handler.javasendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法中,我们看到,它找到它所引用的MessageQueue,然后将Messagetarget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();

                }

            }

    Looper.javaloop()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);

            }

    Handler.javadispatchMessage(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LooperLooper.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UI线程Handler然后将action对象postHandler里。在Handler里,它将传递过来的action对象包装成一个MessageMessagecallbackaction),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runnablerun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
    转载请注明原文地址: https://ju.6miu.com/read-19968.html

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