Android中的Handler, Looper, MessageQueue和Thread

前幾天，和同事探討了一下Android中的消息機制，探究了消息的發送和接收過程以及與線程之間的關系。雖然我們經常使用這些基礎的東西，但對於其內部原理的了解，能使我們更加容易、合理地架構系統，並避免一些低級錯誤。

對於這部分的內容，將分成4小節來描述：

1.職責與關系

2.消息循環

3.線程與更新

4.幾點小結

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1） 接下來，我們開始這部分的內容，首先了解一下各自的職責及相互之間的關系。

職責

Message：消息，其中包含了消息ID，消息處理對象以及處理的數據等，由MessageQueue統一列隊，終由Handler處理。

Handler：處理者，負責Message的發送及處理。使用Handler時，需要實現handleMessage(Message msg)方法來對特定的Message進行處理，例如更新UI等。

MessageQueue：消息隊列，用來存放Handler發送過來的消息，並按照FIFO規則執行。當然，存放Message並非實際意義的保存，而是將Message以鏈表的方式串聯起來的，等待Looper的抽取。

Looper：消息泵，不斷地從MessageQueue中抽取Message執行。因此，一個MessageQueue需要一個Looper。

Thread：線程，負責調度整個消息循環，即消息循環的執行場所。

關系

Handler，Looper和MessageQueue就是簡單的三角關系。Looper和MessageQueue一一對應，創建一個Looper的同時，會創建一個MessageQueue。而Handler與它們的關系，只是簡單的聚集關系，即Handler裡會引用當前線程裡的特定Looper和MessageQueue。

這樣說來，多個Handler都可以共享同一Looper和MessageQueue了。當然，這些Handler也就運行在同一個線程裡。

2） 接下來，我們簡單地看一下消息的循環過程：

生成

       Message msg = mHandler.obtainMessage();

       msg.what = what;

       msg.sendToTarget();

 

發送

       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，我們看到，它找到它所引用的MessageQueue，然後將Message的target設定成自己（目的是為了在處理消息環節，Message能找到正確的Handler），再將這個Message納入到消息隊列中。

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()函數裡，我們看到，這裡有一個死循環，不斷地從MessageQueue中獲取下一個（next方法）Message，然後通過Message中攜帶的target信息，交由正確的Handler處理（dispatchMessage方法）。

 

處理

        if (msg.callback != null) {

            handleCallback(msg);

        } else {

            if (mCallback != null) {

                if (mCallback.handleMessage(msg)) {

                    return;

                }

            }

            handleMessage(msg);

        }

在Handler.java的dispatchMessage(Message msg)方法裡，其中的一個分支就是調用handleMessage方法來處理這條Message，而這也正是我們在職責處描述使用Handler時需要實現handleMessage(Message msg)的原因。

至於dispatchMessage方法中的另外一個分支，我將會在後面的內容中說明。

至此，我們看到，一個Message經由Handler的發送，MessageQueue的入隊，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的懷抱。而繞的這一圈，也正好幫助我們將同步操作變成了異步操作。

3）剩下的部分，我們將討論一下Handler所處的線程及更新UI的方式。

在主線程（UI線程）裡，如果創建Handler時不傳入Looper對象，那麼將直接使用主線程（UI線程）的Looper對象（系統已經幫我們創建了）；在其它線程裡，如果創建Handler時不傳入Looper對象，那麼，這個Handler將不能接收處理消息。在這種情況下，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();

                               }

                }

在創建Handler之前，為該線程准備好一個Looper（Looper.prepare），然後讓這個Looper跑起來（Looper.loop），抽取Message，這樣，Handler才能正常工作。

因此，Handler處理消息總是在創建Handler的線程裡運行。而我們的消息處理中，不乏更新UI的操作，不正確的線程直接更新UI將引發異常。因此，需要時刻關心Handler在哪個線程裡創建的。

如何更新UI才能不出異常呢？SDK告訴我們，有以下4種方式可以從其它線程訪問UI線程：

·      Activity.runOnUiThread(Runnable)

·      View.post(Runnable)

·      View.postDelayed(Runnable, long)

·      Handler

其中，重點說一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法裡，View獲得當前線程（即UI線程）的Handler，然後將action對象post到Handler裡。在Handler裡，它將傳遞過來的action對象包裝成一個Message（Message的callback為action），然後將其投入UI線程的消息循環中。在Handler再次處理該Message時，有一條分支（未解釋的那條）就是為它所設，直接調用runnable的run方法。而此時，已經路由到UI線程裡，因此，我們可以毫無顧慮的來更新UI。

4） 幾點小結

·      Handler的處理過程運行在創建Handler的線程裡

·      一個Looper對應一個MessageQueue

·      一個線程對應一個Looper

·      一個Looper可以對應多個Handler

·      不確定當前線程時，更新UI時盡量調用post方法