Android 异步消息处理机制 让你在深入了解 Looper、Handler、Message之间的关系

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非常多人面试肯定都被问到过，请问Android中的Looper , Handler , Message有什么关系？本篇博客目的首先为大家从源代码角度介绍3者关系。然后给出一个easy记忆的结论。

1、 概述

Handler 、 Looper 、Message 这三者都与Android异步消息处理线程相关的概念。那么什么叫异步消息处理线程呢？
异步消息处理线程启动后会进入一个无限的循环体之中，每循环一次，从其内部的消息队列中取出一个消息。然后回调对应的消息处理函数。运行完毕一个消息后则继续循环。若消息队列为空，线程则会堵塞等待。

说了这一堆，那么和Handler 、 Looper 、Message有啥关系？事实上Looper负责的就是创建一个MessageQueue。然后进入一个无限循环体不断从该MessageQueue中读取消息，而消息的创建者就是一个或多个Handler 。

2、 源代码解析

1、Looper

对于Looper主要是prepare()和loop()两个方法。
首先看prepare()方法

public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(true));
}

sThreadLocal是一个ThreadLocal对象。能够在一个线程中存储变量。能够看到。在第5行。将一个Looper的实例放入了ThreadLocal，而且2-4行推断了sThreadLocal是否为null。否则抛出异常。这也就说明了Looper.prepare()方法不能被调用两次，同一时候也保证了一个线程中仅仅有一个Looper实例~相信有些哥们一定遇到这个错误。
以下看Looper的构造方法：

private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
}

在构造方法中，创建了一个MessageQueue（消息队列）。
然后我们看loop()方法：

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
        // and keep track of what that identity token actually is.
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            msg.target.dispatchMessage(msg);

            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }

            // Make sure that during the course of dispatching the
            // identity of the thread wasn't corrupted.
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
            if (ident != newIdent) {
                Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
                        + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
                        + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
                        + msg.target.getClass().getName() + " "
                        + msg.callback + " what=" + msg.what);
            }

            msg.recycle();
        }
}

第2行：
public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
方法直接返回了sThreadLocal存储的Looper实例。假设me为null则抛出异常。也就是说looper方法必须在prepare方法之后运行。
第6行：拿到该looper实例中的mQueue（消息队列）
13到45行：就进入了我们所说的无限循环。
14行：取出一条消息。假设没有消息则堵塞。

27行：使用调用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交给msg的target的dispatchMessage方法去处理。

Msg的target是什么呢？事实上就是handler对象。以下会进行分析。
44行：释放消息占领的资源。

Looper主要作用：
1、 与当前线程绑定，保证一个线程仅仅会有一个Looper实例。同一时候一个Looper实例也仅仅有一个MessageQueue。
2、 loop()方法。不断从MessageQueue中去取消息，交给消息的target属性的dispatchMessage去处理。
好了。我们的异步消息处理线程已经有了消息队列（MessageQueue），也有了在无限循环体中取出消息的哥们。如今缺的就是发送消息的对象了，于是乎：Handler登场了。

2、Handler

使用Handler之前，我们都是初始化一个实例。比方用于更新UI线程。我们会在声明的时候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler实例。

所以我们首先看Handler的构造方法，看其怎样与MessageQueue联系上的，它在子线程中发送的消息（一般发送消息都在非UI线程）怎么发送到MessageQueue中的。

public Handler() {
        this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class<?
 extends Handler> klass = getClass();
            if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                    (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
                Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                    klass.getCanonicalName());
            }
        }

        mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

14行：通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，然后在19行又获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue（消息队列），这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。

然后看我们最经常使用的sendMessage方法

   public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }

   public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }

 public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }

 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

辗转反则最后调用了sendMessageAtTime，在此方法内部有直接获取MessageQueue然后调用了enqueueMessage方法。我们再来看看此方法：

 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

enqueueMessage中首先为meg.target赋值为this，【假设大家还记得Looper的loop方法会取出每一个msg然后交给msg,target.dispatchMessage(msg)去处理消息】，也就是把当前的handler作为msg的target属性。终于会调用queue的enqueueMessage的方法，也就是说handler发出的消息，终于会保存到消息队列中去。

如今已经非常清楚了Looper会调用prepare()和loop()方法。在当前运行的线程中保存一个Looper实例，这个实例会保存一个MessageQueue对象，然后当前线程进入一个无限循环中去。不断从MessageQueue中读取Handler发来的消息。然后再回调创建这个消息的handler中的dispathMessage方法，以下我们赶快去看一看这种方法：

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

能够看到。第10行。调用了handleMessage方法，以下我们去看这种方法：

  /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }
    

能够看到这是一个空方法，为什么呢，由于消息的终于回调是由我们控制的，我们在创建handler的时候都是复写handleMessage方法，然后依据msg.what进行消息处理。

比如：

private Handler mHandler = new Handler()
	{
		public void handleMessage(android.os.Message msg)
		{
			switch (msg.what)
			{
			case value:
				
				break;

			default:
				break;
			}
		};
	};

到此。这个流程已经解释完毕，让我们首先总结一下

1、首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例，然后该实例中保存一个MessageQueue对象；由于Looper.prepare()在一个线程中仅仅能调用一次，所以MessageQueue在一个线程中仅仅会存在一个。

2、Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环，不端从MessageQueue的实例中读取消息。然后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。

3、Handler的构造方法，会首先得到当前线程中保存的Looper实例，进而与Looper实例中的MessageQueue想关联。

4、Handler的sendMessage方法，会给msg的target赋值为handler自身，然后增加MessageQueue中。

5、在构造Handler实例时，我们会重写handleMessage方法。也就是msg.target.dispatchMessage(msg)终于调用的方法。

好了。总结完毕，大家可能还会问。那么在Activity中。我们并没有显示的调用Looper.prepare()和Looper.loop()方法，为啥Handler能够成功创建呢。这是由于在Activity的启动代码中，已经在当前UI线程调用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

3、Handler post

今天有人问我，你说Handler的post方法创建的线程和UI线程有什么关系？

事实上这个问题也是出现这篇博客的原因之中的一个；这里须要说明。有时候为了方便，我们会直接写例如以下代码：

mHandler.post(new Runnable()
		{
			@Override
			public void run()
			{
				Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());
				mTxt.setText("yoxi");
			}
		});

然后run方法中能够写更新UI的代码，事实上这个Runnable并没有创建什么线程，而是发送了一条消息，以下看源代码：

 public final boolean post(Runnable r)
    {
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }

  private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }

能够看到，在getPostMessage中，得到了一个Message对象，然后将我们创建的Runable对象作为callback属性。赋值给了此message.

注：产生一个Message对象。能够new  ，也能够使用Message.obtain()方法。两者都能够，可是更建议使用obtain方法，由于Message内部维护了一个Message池用于Message的复用。避免使用new 又一次分配内存。

 public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }

 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

终于和handler.sendMessage一样，调用了sendMessageAtTime。然后调用了enqueueMessage方法，给msg.target赋值为handler。终于增加MessagQueue.

能够看到，这里msg的callback和target都有值，那么会运行哪个呢？

事实上上面已经贴过代码，就是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);
        }
    }

第2行，假设不为null。则运行callback回调。也就是我们的Runnable对象。

好了。关于Looper , Handler , Message 这三者关系上面已经叙述的非常清楚了。

最后来张图解：

希望图片能够更好的帮助大家的记忆~~

4、后话

事实上Handler不仅能够更新UI，你全然能够在一个子线程中去创建一个Handler。然后使用这个handler实例在不论什么其它线程中发送消息，终于处理消息的代码都会在你创建Handler实例的线程中运行。

new Thread()
		{
			private Handler handler;
			public void run()
			{

				Looper.prepare();
				
				handler = new Handler()
				{
					public void handleMessage(android.os.Message msg)
					{
						Log.e("TAG",Thread.currentThread().getName());
					};
				};
                               Looper.loop();                                                                                                                              }             

Android不仅给我们提供了异步消息处理机制让我们更好的完毕UI的更新。事实上也为我们提供了异步消息处理机制代码的參考~~不仅能够知道原理。最好还能够将此设计用到其它的非Android项目中去~~

最新补充：

关于后记，有兄弟联系我说，究竟能够在哪使用，见博客：Android Handler 异步消息处理机制的妙用 创建强大加载的类

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