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  • Android 消息机制 (Handler、Message、Looper)

     综合:http://blog.csdn.net/dadoneo/article/details/7667726 与 http://android.tgbus.com/Android/androidnews/201204/421642.shtml

    一. 消息机制常用类的介绍和使用 

        在Android程序运行中,线程之间或者线程内部进行信息交互时经常会使用到消息,如果我们熟悉这些基础的东西及其内部的原理,将会使我们的Android开发变的容易、可以更好地架构系统。在学习Android消息机制之前,我们先了解与消息有关的几个类: 对于Android的Message机制主要涉及到三个主要的类,分别是Handler、Message、Looper;

    1.Message

      消息对象,顾名思义就是记录消息信息的类。这个类有几个比较重要的字段:

      a.arg1和arg2:我们可以使用两个字段用来存放我们需要传递的整型值,在Service中,我们可以用来存放Service的ID。

      b.obj:该字段是Object类型,我们可以让该字段传递某个多项到消息的接受者中。

      c.what:这个字段可以说是消息的标志,在消息处理中,我们可以根据这个字段的不同的值进行不同的处理,类似于我们在处理Button事件时,通过switch(v.getId())判断是点击了哪个按钮。

      在使用Message时,我们可以通过new Message()创建一个Message实例,但是Android更推荐我们通过Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()获取Message对象。这并不一定是直接创建一个新的实例,而是先从消息池中看有没有可用的Message实例,存在则直接取出并返回这个实例。反之如果消息池中没有可用的Message实例,则根据给定的参数new一个新Message对象。通过分析源码可得知,Android系统默认情况下在消息池中实例化10个Message对象。

      2.MessageQueue

      消息队列,用来存放Message对象的数据结构,按照“先进先出”的原则存放消息。存放并非实际意义的保存,而是将Message对象以链表的方式串联起来的。MessageQueue对象不需要我们自己创建,而是有Looper对象对其进行管理,一个线程最多只可以拥有一个MessageQueue。我们可以通过Looper.myQueue()获取当前线程中的MessageQueue。

      3.Looper

      MessageQueue的管理者,在一个线程中,如果存在Looper对象,则必定存在MessageQueue对象,并且只存在一个Looper对象和一个MessageQueue对象。在Android系统中,除了主线程有默认的Looper对象,其它线程默认是没有Looper对象。如果想让我们新创建的线程拥有Looper对象时,我们首先应调用Looper.prepare()方法,然后再调用Looper.loop()方法。典型的用法如下:

      class LooperThread extends Thread

      {

      public Handler mHandler;

      public void run()

      {

      Looper.prepare();

      //其它需要处理的操作

      Looper.loop();

      }

      }

      4.Handler

          Handler主要有两个用途:首先是可以定时处理或者分发消息,其次是可以添加一个执行的行为在其它线程中执行,

    对于Handler中的方法,可以选择你关心的操作去覆盖它,处理具体的业务操作,常见的就是对消息的处理可以覆盖public voidhandleMessage(参数)方法,可以根据参数选择对此消息是否需要做出处理,这个和具体的参数有关。

      消息的处理者。通过Handler对象我们可以封装Message对象,然后通过sendMessage(msg)把Message对象添加到MessageQueue中;当MessageQueue循环到该Message时,就会调用该Message对象对应的handler对象的handleMessage()方法对其进行处理。由于是在handleMessage()方法中处理消息,因此我们应该编写一个类继承自Handler,然后在handleMessage()处理我们需要的操作。

    下面我们通过跟踪代码分析在Android中是如何处理消息。首先贴上测试代码:

      public class MessageService extends Service

      {

      private static final String TAG = "MessageService";

      private static final int KUKA = 0;

      private Looper looper;

      private ServiceHandler handler;

      /**

      * 由于处理消息是在Handler的handleMessage()方法中,因此我们需要自己编写类

      * 继承自Handler类,然后在handleMessage()中编写我们所需要的功能代码

      * @author coolszy

      *

      */

      private final class ServiceHandler extends Handler

      {

      public ServiceHandler(Looper looper)

      {

      super(looper);

      }

      @Override

      public void handleMessage(Message msg)

      {

      // 根据what字段判断是哪个消息

      switch (msg.what)

      {

      case KUKA:

      //获取msg的obj字段。我们可在此编写我们所需要的功能代码

      Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj);

      break;

      // other cases

      default:

      break;

      }

      // 如果我们Service已完成任务,则停止Service

      stopSelf(msg.arg1);

      }

      }

      @Override

      public void onCreate()

      {

      Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()");

      // 默认情况下Service是运行在主线程中,而服务一般又十分耗费时间,如果

      // 放在主线程中,将会影响程序与用户的交互,因此把Service

      // 放在一个单独的线程中执行

      HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);

      thread.start();

      // 获取当前线程中的looper对象

      looper = thread.getLooper();

      //创建Handler对象,把looper传递过来使得handler、

      //looper和messageQueue三者建立联系

      handler = new ServiceHandler(looper);

      }

      @Override

      public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId)

      {

      Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()");

      //从消息池中获取一个Message实例

      Message msg = handler.obtainMessage();

      // arg1保存线程的ID,在handleMessage()方法中

      // 我们可以通过stopSelf(startId)方法,停止服务

      msg.arg1 = startId;

      // msg的标志

      msg.what = KUKA;

      // 在这里我创建一个date对象,赋值给obj字段

      // 在实际中我们可以通过obj传递我们需要处理的对象

      Date date = new Date();

      msg.obj = date;

      // 把msg添加到MessageQueue中

      handler.sendMessage(msg);

      return START_STICKY;

      }

      @Override

      public void onDestroy()

      {

      Log.i(TAG, "MessageService-->onDestroy()");

      }

      @Override

      public IBinder onBind(Intent intent)

      {

      return null;

      }

      }

      下面我们分析下程序的运行过程:

      1.onCreate()

      首先启动服务时将会调用onCreate()方法,在该方法中我们new了一个HandlerThread对象,提供了线程的名字和优先级。

      紧接着我们调用了start()方法,执行该方法将会调用HandlerThread对象的run()方法:

      public void run() {

      mTid = Process.myTid();

      Looper.prepare();

      synchronized (this) {

      mLooper = Looper.myLooper();

      notifyAll();

      }

      Process.setThreadPriority(mPriority);

      onLooperPrepared();

      Looper.loop();

      mTid = -1;

      }

      在run()方法中,系统给线程添加的Looper,同时调用了Looper的loop()方法:

      public static final void loop() {

      Looper me = myLooper();

      MessageQueue queue = me.mQueue;

      while (true) {

      Message msg = queue.next(); // might block

      //if (!me.mRun) {

      // 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();

      }

      }

      }

      通过源码我们可以看到loop()方法是个死循环,将会不停的从MessageQueue对象中获取Message对象,如果MessageQueue 对象中不存在Message对象,则结束本次循环,然后继续循环;如果存在Message对象,则执行 msg.target.dispatchMessage(msg),但是这个msg的.target字段的值是什么呢?我们先暂时停止跟踪源码,返回到onCreate()方法中。线程执行完start()方法后,我们可以获取线程的Looper对象,然后new一个ServiceHandler对象,我们把Looper对象传到ServiceHandler构造函数中将使handler、looper和messageQueue三者建立联系。

      2.onStartCommand()

      执行完onStart()方法后,将执行onStartCommand()方法。首先我们从消息池中获取一个Message实例,然后给Message对象的arg1、what、obj三个字段赋值。紧接着调用sendMessage(msg)方法,我们跟踪源代码,该方法将会调用sendMessageDelayed(msg, 0)方法,而sendMessageDelayed()方法又会调用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法,在该方法中我们要注意该句代码msg.target = this,msg的target指向了this,而this就是ServiceHandler对象,因此msg的target字段指向了ServiceHandler对象,同时该方法又调用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法:

      final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {

      if (msg.when != 0) {

      throw new AndroidRuntimeException(msg

      + " This message is already in use.");

      }

      if (msg.target == null && !mQuitAllowed) {

      throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit");

      }

      synchronized (this) {

      if (mQuiting) {

      RuntimeException e = new RuntimeException(

      msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");

      Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);

      return false;

      } else if (msg.target == null) {

      mQuiting = true;

      }

      msg.when = when;

      //Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);

      Message p = mMessages;

      if (p == null || when == 0 || when < p.when) {

      msg.next = p;

      mMessages = msg;

      this.notify();

      } else {

      Message prev = null;

      while (p != null && p.when <= when) {

      prev = p;

      p = p.next;

      }

      msg.next = prev.next;

      prev.next = msg;

      this.notify();

      }

      }

      return true;

      }

      该方法主要的任务就是把Message对象的添加到MessageQueue中(数据结构最基础的东西,自己画图理解下)。

      handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息队列中

      3.handleMessage(msg)

      onStartCommand()执行完毕后我们的Service中的方法就执行完毕了,那么handleMessage()是怎么调用的呢?在前面分析的loop()方法中,我们当时不知道msg的target字段代码什么,通过上面分析现在我们知道它代表ServiceHandler对象,msg.target.dispatchMessage(msg);则表示执行ServiceHandler对象中的dispatchMessage()方法:

      public void dispatchMessage(Message msg) {

      if (msg.callback != null) {

      handleCallback(msg);

      }

      else {

      if (mCallback != null) {

      if (mCallback.handleMessage(msg)) {

      return;

      }

      }

      handleMessage(msg);

      }

      }

      该方法首先判断callback是否为空,我们跟踪的过程中未见给其赋值,因此callback字段为空,所以最终将会执行handleMessage()方法,也就是我们ServiceHandler类中复写的方法。在该方法将根据what字段的值判断执行哪段代码。

      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的怀抱中。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。

    二、Android的Message机制是如何实现?

    1、为什么要使用Message机制主要是为了保证线程之间操作安全,同时不需要关心具体的消息接收者,使消息本身和线程剥离开,这样就可以方便的实现定时、异步等操作。

    2、Message机制原理示意图:

    Activity   <--------------->  EHandler<----->  Looper<----->  MessageQueue     

    IntentReceiver <----->  EHandler <----->  Looper<----->  MessageQueue       

                                                                                               图 1

    3、 如何实现?(具体描述上图的消息流的过程)

    实现Message机制需要Handler、Message、Looper三个之间的互相作用来实现;当线程A需要发消息给线程B的时候,线程B要用自己的Looper实例化Handler类,就是构造handler对象时,把当前线程的Looper传给Handler构造函数,handler本身会保存对Looper的引用,handler构造好以后,就可以用handler的obtainMessage方法实例化Message对象,只要把要传的数据给Handler,Handler就会构造Message对象,并且把Message对象添加到消息队列里面。然后就可以调用handler的sendMessage方法把Message对象发送出去,Looper就把消息放到消息队列中;最后当Looper知道消息队列不为空时候,就会循环的从消息队列中取消息,取出消息就会调用刚才实例化好的Handler对象的handleMessage方法取处理消息,整个Message过程就是这样。

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