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  • 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();

    mHandler = new Handler() {
    public void handleMessage(Message msg) {
    // process incoming messages here
    }
    };

    Looper.loop();
    }
    }

    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:

    复制代码
      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。
     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      /** 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
     30 //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     /** 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     /** 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     /**
     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 //返回和线程相关的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 //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     /**
    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 //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     /**
    145      * Return the Thread associated with this Looper.
    146      */
    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 }
    复制代码

     

    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。
    复制代码
     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 }
    复制代码

    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。

    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

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