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Android中的Handler, Looper, MessageQueue和Thread


 

前几天,和同事探讨了一下Android中的消息机制,探究了消息的发送和接收过程以及与线程之间的关系。虽然我们经常使用这些基础的东西,但对于其内部原理的了解,能使我们更加容易、合理地架构系统,并避免一些低级错误。

对于这部分的内容,将分成4小节来描述:

1.职责与关系

2.消息循环

3.线程与更新

4.几点小结

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1) 接下来,我们开始这部分的内容,首先了解一下各自的职责及相互之间的关系。

职责

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。

关系

 

Handler,Looper和MessageQueue就是简单的三角关系。Looper和MessageQueue一一对应,创建一个Looper的同时,会创建一个MessageQueue。而Handler与它们的关系,只是简单的聚集关系,即Handler里会引用当前线程里的特定Looper和MessageQueue。

这样说来,多个Handler都可以共享同一Looper和MessageQueue了。当然,这些Handler也就运行在同一个线程里。

2) 接下来,我们简单地看一下消息的循环过程:

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);

        }

在Handler.java的sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法中,我们看到,它找到它所引用的MessageQueue,然后将Message的target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();

            }

        }

在Looper.java的loop()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);

        }

在Handler.java的dispatchMessage(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Looper(Looper.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(即UI线程)的Handler,然后将action对象post到Handler里。在Handler里,它将传递过来的action对象包装成一个Message(Message的callback为action),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runnable的run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