Handler消息傳遞機制

Android的消息處理有四個核心類：Handler、Looper、Message、MessageQueue，都在android.os包中。

一、線程的魔法師 Looper

Looper的字面意思是“循環器”，它被設計用來使一個普通線程變成Looper線程。所謂Looper線程就是循環工作的線程。在程序開發中（尤其是GUI開發中），經常會需要一個線程不斷循環，一旦有新任務則執行，執行完繼續等待下一個任務，這就是Looper線程。使用Looper類創建Looper線程很簡單，代碼如下：

public class LooperThread extends Thread {

    @Override

    public void run() {

        // ①.將當前線程初始化為Looper線程

        Looper.prepare();

        public void handleMessage(Message msg) {

                super.handleMessage(msg);

                switch (msg.what) {

                case 0:

                        break;

                default:

                        break;

                }

 }      

        // ②.開始循環處理消息隊列

        Looper.loop();

    }

        }

通過上面兩行核心代碼，普通線程就升級為Looper線程了！！！看看這兩行代碼各自做了什麼。

1)Looper.prepare()

通過上圖可以看到，現在你的線程中有一個Looper對象，它的內部維護了一個消息隊列MQ。注意，一個Thread只能有一個LoZ喎?/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcGVyttTP86OszqrKssO0xNijv9Tbw8fAtL+01LTC66GjPC9wPgo8cD4K1LTC66GjPC9wPgoKPGJsb2NrcXVvdGU+CgoKCgpwdWJsaWMgIGNsYXNzICBMb29wZXIKIHsKCgoKCgoKCjxwcmUgY2xhc3M9"brush:java;"> // 每個線程中的Looper對象其實是一個ThreadLocal，即線程本地存儲(TLS)對象

    private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

    // Looper內的消息隊列

    final MessageQueue mQueue;

    // 當前線程

    Thread mThread;

    // 。。。其他屬性

    

    // 每個Looper對象中有它的消息隊列，和它所屬的線程

    private Looper() {

        mQueue = new MessageQueue();

        mRun = true;

        mThread = Thread.currentThread();

    }

    // 我們調用該方法會在調用線程的TLS中創建Looper對象

    public static final void prepare() {

        if (sThreadLocal.get() != null) {

            // 試圖在有Looper的線程中再次創建Looper將拋出異常

            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");

        }

        sThreadLocal.set(new Looper());

    }

    // 其他方法

}

通過源碼，prepare()背後的工作方式一目了然，其核心就是將looper對象定義為ThreadLocal,其實就是將一個唯一的Looper對象給添加到ThreadLocal中.

2）Looper.loop()

調用loop方法後，Looper線程就開始真正工作了，它不斷從自己的MQ中取出隊頭的消息(也叫任務)執行。其源碼分析如下：

  public static final void loop() {

        Looper me = myLooper();  //得到當前線程Looper

        MessageQueue queue = me.mQueue;  //得到當前looper的MQ
        

        Binder.clearCallingIdentity();

        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
        

        // 開始循環

        while (true) {

            Message msg 

            Message msg = queue.next(); // 取出message

            if (msg != null) {

                if (msg.target == null) {            

                    // message沒有target為結束信號，退出循環

                    return;

                }
                

             }

                // 日志。。。

                if (me.mLogging!= null) 

me.mLogging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "+ msg.callback 

+ ": " + msg.what);

                // 非常重要！將真正的處理工作交給message的target，即後面要講的handler

                msg.target.dispatchMessage(msg);

                // 還是日志。。。

                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println("<<<<< Finished to" + msg.target + " 

     "+ msg.callback);     

                final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
                

                if (ident != newIdent) {

                    Log.wtf("Looper", "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);
                }
                

                }

                // 回收message資源

                msg.recycle();

            }

        }

    }

除了prepare()和loop()方法，Looper類還提供了一些有用的方法，比如:

Looper.myLooper()得到當前線程looper對象：

    public static final Looper myLooper() {

        // 在任意線程調用Looper.myLooper()返回的都是那個線程的looper

        return (Looper)sThreadLocal.get();
    }

getThread()得到looper對象所屬線程：

    public Thread getThread() {

        return mThread;
    }

quit()方法結束looper循環:

    public void quit() {

        // 創建一個空的message，它的target為NULL，表示結束循環消息

        Message msg = Message.obtain();
        

        // 發出消息

        mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
    }

到此為止，你應該對Looper有了基本的了解，總結幾點：

1.每個線程有且最多只能有一個Looper對象，它是一個ThreadLocal;

2.Looper內部有一個消息隊列，loop()方法調用後線程開始不斷從隊列中取出消息執行;

3.Looper使一個線程變成Looper線程。

那麼，我們如何往MQ上添加消息呢？下面有請Handler！

二、異步處理大師 Handler

什麼是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和處理消息的角色（只處理由自己發出的消息），即通知MQ它要執行一個任務(sendMessage)，並在loop到自己的時候執行該任務(handleMessage)，整個過程是異步的。handler創建時會關聯一個looper，默認的構造方法將關聯當前線程的looper。默認的構造方法：

public class handler {

    final MessageQueue mQueue;  // 關聯的MQ

    final Looper mLooper;  // 關聯的looper

    final Callback mCallback; 
    

    // 其他屬性........

    public Handler() {

        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {  

            final Class 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());

            }

        }

        // 默認將關聯當前線程的looper

        mLooper = Looper.myLooper();
        

        // looper不能為空，即該默認的構造方法只能在looper線程中使用

        if (mLooper == null) {

            throw new RuntimeException( 

"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");

        }
        

        }

        // 重要！！！直接把關聯looper的MQ作為自己的MQ，因此它的消息將發送到關聯looper的MQ上

        mQueue = mLooper.mQueue;

        mCallback = null;
    }
    

    // 其他方法

}

下面我們就可以為之前的LooperThread類加入Handler：

public class LooperThread extends Thread {

    private Handler handler1;

    private Handler handler2;
    

    @Override

    public void run() {
    

        // 將當前線程初始化為Looper線程

        Looper.prepare();

        // 實例化兩個handler

        handler1 = new Handler();

        handler2 = new Handler();

        // 開始循環處理消息隊列

        Looper.loop();

    }

}

加入handler後的效果如下圖：

可以看到，一個線程可以有多個Handler，但是只能有一個Looper！

Handler發送消息

有了handler之後，我們就可以使用

post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int),sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long).

這些方法向MQ上發送消息了。光看這些API你可能會覺得handler能發兩種消息，一種是Runnable對象，一種是message對象，這是直觀的理解，但其實post發出的Runnable對象最後都被封裝成message對象了，見源碼：

    // 此方法用於向關聯的MQ上發送Runnable對象，它的run方法將在handler關聯的looper線程中執行

    public final boolean post(Runnable r){

       // 注意getPostMessage(r)將runnable封裝成message

       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);

    }

    private final Message getPostMessage(Runnable r) {

        Message m = Message.obtain();  //得到空的message

        m.callback = r;  //將runnable設為message的callback

        return m;
    }

    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){

        boolean sent = false;

        MessageQueue queue = mQueue;

        if (queue != null) {

            msg.target = this;  // message的target必須設為該handler！

            sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

        }else {

            RuntimeException e = new RuntimeException(

            this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");

            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        }

        return sent;

    }

總之通過handler發出的message有如下特點：

1.message.target為該handler對象，這確保了looper執行到該message時能找到處理它的handler，即loop()方法中的關鍵代碼msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post發出的message，其callback為Runnable對象.

Handler處理消息

說完了消息的發送，再來看下handler如何處理消息。消息的處理是通過核心方法dispatchMessage(Message msg)與鉤子方法handleMessage(Messagemsg)完成的，見源碼:

  // 處理消息，該方法由looper調用

 public void dispatchMessage(Message msg) {

        if (msg.callback != null) {

            // 如果message設置了callback，即runnable消息，處理callback！

            handleCallback(msg);

        } else {

            // 如果handler本身設置了callback，則執行callback

            if (mCallback != null) {

                 /* 這種方法允許讓activity等來實現Handler.Callback接口，避免了自己編寫handler重寫

handleMessage方法。 */

                if (mCallback.handleMessage(msg)) { 

                    return;

}

            }

       }

       // 如果message沒有callback，則調用handler的鉤子方法handleMessage

       handleMessage(msg);

 }

    // 處理runnable消息

    private final void handleCallback(Message message) {

        message.callback.run();  //直接調用run方法！

    }

    // 由子類實現的鉤子方法

    public void handleMessage(Message msg) {

    }

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable對象的run方法由開發者實現外（實現具體邏輯），handler的內部工作機制對開發者是透明的。這正是handler API設計的精妙之處！

Handler的用處

handler被描述為“異步處理大師”，這歸功於Handler擁有下面兩個重要的特點：

1.handler可以在任意線程發送消息，這些消息會被添加到關聯的MQ上。

2.handler是在它關聯的looper線程中處理消息的。

這就解決了android最經典的不能在其他非主線程中更新UI的問題。android的主線程也是一個looper線程(looper在android中運用很廣)，我們在其中創建的handler默認將關聯主線程MQ。因此，利用handler的一個solution就是在activity中創建handler並將其引用傳遞給worker thread，worker thread執行完任務後使用handler發送消息通知activity更新UI。(過程如圖)

下面給出sample代碼，僅供參考：

public class TestDriverActivity extends Activity {

    private TextView textview;

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.main);

        textview 

        setContentView(R.layout.main);

        textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);
        

        // 創建並啟動工作線程

        Thread workerThread = new Thread(new SampleTask(new MyHandler()));

        workerThread.start();

    }

    public void appendText(String msg) {

        textview.setText(textview.getText() 

        textview.setText(textview.getText() + "\n" + msg);
    }
    

    class MyHandler extends Handler {

        @Override

        public void handleMessage(Message msg) {

            String result = msg.getData().getString("message");

            // 更新UI

            appendText(result);

        }

    }

}

public class SampleTask implements Runnable {

    private static final String TAG = SampleTask.class.getSimpleName();

    Handler handler;

    public SampleTask(Handler handler) {   

        super();
        

        this.handler = handler;

    }

    @Override

    public void run() {

        try {  // 模擬執行某項任務，下載等

            Thread.sleep(5000);

            // 任務完成後通知activity更新UI

            Message msg = prepareMessage("task completed!");
            

            // message將被添加到主線程的MQ中

            handler.sendMessage(msg);

        } catch (InterruptedException e) {

            Log.d(TAG, "interrupted!");
        }

    }
    

    private Message prepareMessage(String str) {

        Message result 

        Message result = handler.obtainMessage();

        Bundle data 

        Bundle data = new Bundle();

        data.putString(

        data.putString("message", str);

        result.setData(data);

        result.setData(data);

        return result;
    }

}

當然，handler能做的遠遠不僅如此，由於它能post Runnable對象，它還能與Looper配合實現經典的Pipeline Thread(流水線線程)模式。

三、封裝任務 Message

在整個消息處理機制中，message又叫task，封裝了任務攜帶的信息和處理該任務的handler。message的用法比較簡單，使用Message需要注意4點：

1、Message雖然也可以通過new來獲取，但是通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法來從消息池中獲得空消息對象，以節省資源； 2、如果一個Message只需要攜帶簡單的int型數據，應優先使用arg1和arg2屬性來傳遞數據，這樣比Bundle節省內存； 3、盡可能使用Message.what來標識信息，以便用不同的方式處理Message。 4、如果需要從工作線程返回很多數據信息，可以借助Bundle對象將這些數據集中到一起，然後存放到obj屬性中，再返回到主線程。