深入源码解析Android中的Handler,Message,MessageQueue,Looper

本文主要是对Handler和消息循环的实现原理进行源码分析,如果不熟悉Handler可以参见博文《 Android中Handler的使用》,里面对Android为何以引入Handler机制以及如何使用Handler做了讲解。

概括来说,Handler是Android中引入的一种让开发者参与处理线程中消息循环的机制。我们在使用Handler的时候与Message打交道最多,Message是Hanlder机制向开发人员暴露出来的相关类,可以通过Message类完成大部分操作Handler的功能。但作为程序员,我不能只知道怎么用Handler,还要知道其内部如何实现的。Handler的内部实现主要涉及到如下几个类: Thread、MessageQueue和Looper。这几类之间的关系可以用如下的图来简单说明:

Thread是最基础的,Looper和MessageQueue都构建在Thread之上,Handler又构建在Looper和MessageQueue之上,我们通过Handler间接地与下面这几个相对底层一点的类打交道。

MessageQueue

MessageQueue源码链接

最基础最底层的是Thread,每个线程内部都维护了一个消息队列——MessageQueue。消息队列MessageQueue,顾名思义,就是存放消息的队列(好像是废话…)。那队列中存储的消息是什么呢?假设我们在UI界面上单击了某个按钮,而此时程序又恰好收到了某个广播事件,,那我们如何处理这两件事呢? 因为一个线程在某一时刻只能处理一件事情,不能同时处理多件事情,所以我们不能同时处理按钮的单击事件和广播事件,我们只能挨个对其进行处理,只要挨个处理就要有处理的先后顺序。 为此Android把UI界面上单击按钮的事件封装成了一个Message,将其放入到MessageQueue里面去,即将单击按钮事件的Message入栈到消息队列中,然后再将广播事件的封装成以Message,也将其入栈到消息队列中。也就是说一个Message对象表示的是线程需要处理的一件事情,消息队列就是一堆需要处理的Message的池。线程Thread会依次取出消息队列中的消息,依次对其进行处理。MessageQueue中有两个比较重要的方法,一个是enqueueMessage方法,一个是next方法。enqueueMessage方法用于将一个Message放入到消息队列MessageQueue中,next方法是从消息队列MessageQueue中阻塞式地取出一个Message。在Android中,消息队列负责管理着顶级程序对象(Activity、BroadcastReceiver等)以及由其创建的所有窗口。需要注意的是,消息队列不是Android平台特有的,其他的平台框架也会用到消息队列,比如微软的MFC框架等。

Looper

Looper源码链接

消息队列MessageQueue只是存储Message的地方,真正让消息队列循环起来的是Looper,这就好比消息队列MessageQueue是个水车,那么Looper就是让水车转动起来的河水,如果没有河水,那么水车就是个静止的摆设,没有任何用处,Looper让MessageQueue动了起来,有了活力。

Looper是用来使线程中的消息循环起来的。默认情况下当我们创建一个新的线程的时候,这个线程里面是没有消息队列MessageQueue的。为了能够让线程能够绑定一个消息队列,我们需要借助于Looper:首先我们要调用Looper的prepare方法,然后调用Looper的Loop方法。典型的代码如下所示:

class LooperThread extends Thread {public Handler mHandler;() {Looper.prepare();mHandler = new Handler() {(Message msg) {// process incoming messages here}};Looper.loop();} }

需要注意的是Looper.prepare()和Looper.loop()都是在新线程的run方法内调用的,这两个方法都是静态方法。我们通过查看Looper的源码可以发现,Looper的构造函数是private的,也就是在该类的外部不能用new Looper()的形式得到一个Looper对象。根据我们上面的描述,我们知道线程Thread和Looper是一对一绑定的,也就是一个线程中最多只有一个Looper对象,这也就能解释Looper的构造函数为什么是private的了,我们只能通过工厂方法Looper.myLooper()这个静态方法获取当前线程所绑定的Looper。

Looper通过如下代码保存了对当前线程的引用:

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

所以在Looper对象中通过sThreadLocal就可以找到其绑定的线程。ThreadLocal中有个set方法和get方法,可以通过set方法向ThreadLocal中存入一个对象,然后可以通过get方法取出存入的对象。ThreadLocal在new的时候使用了泛型,从上面的代码中我们可以看到此处的泛型类型是Looper,也就是我们通过ThreadLocal的set和get方法只能写入和读取Looper对象类型,如果我们调用其ThreadLocal的set方法传入一个Looper,将该Looper绑定给了该线程,相应的get就能获得该线程所绑定的Looper对象。

我们再来看一下Looper.prepare(),该方法是让Looper做好准备,只有Looper准备好了之后才能调用Looper.loop()方法,Looper.prepare()的代码如下:

(boolean quitAllowed) {if (sThreadLocal.get() != null) {throw new RuntimeException(“Only one Looper may be created per thread”);}sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));}

上面的代码首先通过sThreadLocal.get()拿到线程sThreadLocal所绑定的Looper对象,由于初始情况下sThreadLocal并没有绑定Looper,所以第一次调用prepare方法时,sThreadLocal.get()返回null,不会抛出异常。重点是下面的代码sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)),首先通过私有的构造函数创建了一个Looper对象的实例,然后通过sThreadLocal的set方法将该Looper绑定到sThreadLocal中。 这样就完成了线程sThreadLocal与Looper的双向绑定: a. 在Looper内通过sThreadLocal可以获取Looper所绑定的线程; b.线程sThreadLocal通过sThreadLocal.get()方法可以获取该线程所绑定的Looper对象。

上面的代码执行了Looper的构造函数,我们看一下其代码:

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

我们可以看到在其构造函数中实例化一个消息队列MessageQueue,并将其赋值给其成员字段mQueue,这样Looper也就与MessageQueue通过成员字段mQueue进行了关联。

辽远或偏僻的地方,而会常常想起这一次的旅行,想起那座山,那个城,那些人……

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