Android之理解Looper、Handler、Message、MessageQueue

一、概述 

        关于android线程间的通信其实是很重要的一个问题，所以必有要对此有一个清晰的认识。题目并不完整，还应该加上Thread以及Runnable，下面开始分别介绍。

二、介绍

        1、Message

                Message定义一个消息包含一个描述和任意的数据对象,可以发送给一个Handler。这个对象包含两个额外的int字段和一个额外的对象字段。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。
        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

        Looper是用于给一个线程添加一个消息队列(MessageQueue)，并且循环等待，当有消息时会唤起线程来处理消息的一个工具，直到线程结束为止。通常情况下不会用到Looper，因为对于Activity，Service等系统组件，Frameworks已经为我们初始化好了线程(俗称的UI线程或主线程)，在其内含有一个Looper，和由Looper创建的消息队列，所以主线程会一直运行，处理用户事件，直到某些事件(BACK）退出。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。

        如果，我们需要新建一个线程，并且这个线程要能够循环处理其他线程发来的消息事件，或者需要长期与其他线程进行复杂的交互，这时就需要用到Looper来给线程建立消息队列。

        使用Looper也非常的简单，它的方法比较少，最主要的有四个:
          public static prepare();
          public static myLooper();
          public static loop();
          public void quit();
       使用方法如下：
          1. 在每个线程的run()方法中的最开始调用Looper.prepare()，这是为线程初始化消息队列。
          2. 之后调用Looper.myLooper()获取此Looper对象的引用。这不是必须的，但是如果你需要保存Looper对象的话，一定要在prepare()之后，否则调用在此对象上的方法不一定有效果，如looper.quit()就不会退出。
          3. 在run()方法中添加Handler来处理消息
          4. 添加Looper.loop()调用，这是让线程的消息队列开始运行，可以接收消息了。
          5. 在想要退出消息循环时，调用Looper.quit()注意，这个方法是要在对象上面调用，很明显，用对象的意思就是要退出具体哪个Looper。如果run()中无其他操作，线程也将终止运行。

        在API是这样介绍使用的，大多数与一个消息循环交互 是通过handler来实现的。官方给出一个很典型的例子，如下：

  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();
      }
  }

         下面来看一个实例：

public class LooperDemoActivity extends Activity {
    private WorkerThread mWorkerThread;
    private TextView mStatusLine;
    private Handler mMainHandler;
   
    @Override
    public void onCreate(Bundle icicle) {
       super.onCreate(icicle);
       setContentView(R.layout.looper_demo_activity);
       mMainHandler = new Handler() {
     @Override
     public void handleMessage(Message msg) {
       String text = (String) msg.obj;
         if (TextUtils.isEmpty(text)) {
          return;
  }
        mStatusLine.setText(text);
     }
 };

 mWorkerThread = new WorkerThread();
 final Button action = (Button) findViewById(R.id.looper_demo_action);
 action.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
     public void onClick(View v) {
  mWorkerThread.executeTask("please do me a favor");
     }
 });
 final Button end = (Button) findViewById(R.id.looper_demo_quit);
 end.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
     public void onClick(View v) {
  mWorkerThread.exit();
     }
 });
 mStatusLine = (TextView) findViewById(R.id.looper_demo_displayer);
 mStatusLine.setText("Press 'do me a favor' to execute a task, press 'end of service' to stop looper thread");
    }
   
    @Override
    public void onDestroy() {
 super.onDestroy();
 mWorkerThread.exit();
 mWorkerThread = null;
    }
   
    private class WorkerThread extends Thread {
      protected static final String TAG = "WorkerThread";
      private Handler mHandler;
      private Looper mLooper;

 public WorkerThread() {
     start();
 }

 public void run() {
     // Attention: if you obtain looper before Looper#prepare(), you can still use the looper
     // to process message even after you call Looper#quit(), which means the looper does not
     //really quit.
     Looper.prepare();
     // So we should call Looper#myLooper() after Looper#prepare(). Anyway, we should put all stuff between Looper#prepare()
     // and Looper#loop().
     // In this case, you will receive "Handler{4051e4a0} sending message to a Handler on a dead thread
     // 05-09 08:37:52.118: W/MessageQueue(436): java.lang.RuntimeException: Handler{4051e4a0} sending message
     // to a Handler on a dead thread", when try to send a message to a looper which Looper#quit() had called,
     // because the thread attaching the Looper and Handler dies once Looper#quit() gets called.
     mLooper = Looper.myLooper();
     // either new Handler() and new Handler(mLooper) will work
     mHandler = new Handler(mLooper) {
  @Override
  public void handleMessage(Message msg) {
      /*
       * Attention: object Message is not reusable, you must obtain a new one for each time you want to use it.
       * Otherwise you got "android.util.AndroidRuntimeException: { what=1000 when=-15ms obj=it is my please
       * to serve you, please be patient to wait!........ } This message is already in use."
       */
//      Message newMsg = Message.obtain();
      StringBuilder sb = new StringBuilder();
      sb.append("it is my please to serve you, please be patient to wait!\n");
      Log.e(TAG, "workerthread, it is my please to serve you, please be patient to wait!");
      for (int i = 1; i < 100; i++) {
   sb.append(".");
   Message newMsg = Message.obtain();
   newMsg.obj = sb.toString();
   mMainHandler.sendMessage(newMsg);
   Log.e(TAG, "workthread, working" + sb.toString());
   SystemClock.sleep(100);
      }
      Log.e(TAG, "workerthread, your work is done.");
      sb.append("\nyour work is done");
      Message newMsg = Message.obtain();
      newMsg.obj = sb.toString();
      mMainHandler.sendMessage(newMsg);
  }
     };
     Looper.loop();
 }

 public void exit() {
     if (mLooper != null) {
  mLooper.quit();
  mLooper = null;
     }
 }

 // This method returns immediately, it just push an Message into Thread's MessageQueue.
 // You can also call this method continuously, the task will be executed one by one in the
 // order of which they are pushed into MessageQueue(they are called).
 public void executeTask(String text) {
     if (mLooper == null || mHandler == null) {
  Message msg = Message.obtain();
  msg.obj = "Sorry man, it is out of service";
  mMainHandler.sendMessage(msg);
  return;
     }
     Message msg = Message.obtain();
     msg.obj = text;
     mHandler.sendMessage(msg);
 }
    }
}

          这个实例中，主线程中执行任务仅是给服务线程发一个消息同时把相关数据传过去，数据会打包成消息对象(Message)，然后放到服务线程的消息队列中，主线程的调用返回，此过程很快，所以不会阻塞主线程。服务线程每当有消息进入消息队列后就会被唤醒从队列中取出消息，然后执行任务。服务线程可以接收任意数量的任务，也即主线程可以不停的发送消息给服务线程，这些消息都会被放进消息队列中，服务线程会一个接着一个的执行它们----直到所有的任务都完成(消息队列为空，已无其他消息)，服务线程会再次进入休眠状态----直到有新的消息到来。
    如果想要终止服务线程，在mLooper对象上调用quit()，就会退出消息循环，因为线程无其他操作，所以整个线程也会终止。要注意的是当一个线程的消息循环已经退出后，不能再给其发送消息，否则会有异常抛出"RuntimeException: Handler{4051e4a0} sending message to a Handler on a dead thread"。所以，建议在Looper.prepare()后，调用Looper.myLooper()来获取对此Looper的引用，一来是用于终止(quit()必须在对象上面调用）; 另外就是用于接收消息时检查消息循环是否已经退出(如上例)。 

      4、Handler

        一个Handler允许你发送和处理一个与一个线程的MessageQueue相关联的Message和Runnable对象。每一个Handler实例都和一个单一线程以及这个线程的MesageQueue相关联。当你创建一个新的Handler实例 ,它被绑定到创建它的线程/消息队列的线程——从那时起,它将处理这个MessageQueue 里面的消息和runnables,执行MessageQueue 面出来的消息。它是消息（Message）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。
                               
           对于Handler来说，主要有两个功能：1、计划messages and runnables在将来某个时刻被执行 2、将一个要在其他线程执行的动作放入到队列里面。handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的.android的主线程也是一个looper线程(looper在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)。

                           

          

import android.os.Message;

public class SonThread extends Thread {
 private int i = 0;

 @Override
 public void run() {
  while (i < 100) {
   i = i + 10;
   Message msg = new Message();
   msg.arg1 = i;
   try {
    Thread.sleep(1000);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   HandlerTestActivity.myHandler.sendMessage(msg);

  }
  if (i == 100) {
   HandlerTestActivity.myHandler.removeCallbacks(this);
  }
 }
}

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.widget.ProgressBar;

public class HandlerTestActivity extends Activity {
 private ProgressBar progressBar;
 private SonThread myThread;

 public static Handler myHandler;

 public void init() {
  progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar1);
  myThread = new SonThread();
  myThread.start();
  myHandler = new Handler() {

   @Override
   public void handleMessage(Message msg) {

    super.handleMessage(msg);
    progressBar.setProgress(msg.arg1);
   }
  };
 }

 @Override
 public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.main);
  init();
 }

}