Android 消息机制详解及实例代码

Android 消息机制

1.概述

Android应用启动时，会默认有一个主线程（UI线程），在这个线程中会关联一个消息队列（MessageQueue），所有的操作都会被封装成消息队列然后交给主线程处理。为了保证主线程不会退出，会将消息队列的操作放在一个死循环中，程序就相当于一直执行死循环，每循环一次，从其内部的消息队列中取出一个消息，然后回调相应的消息处理函数（handlerMessage），执行完成一个消息后则继续循环，若消息队列为空，线程则会阻塞等待。因此不会退出。如下图所示：

Handler 、 Looper 、Message有啥关系？

在子线程中完成耗时操作，很多情况下需要更新UI，最常用的就是通过Handler将一个消息Post到UI线程中，然后再在Handler的handlerMessage方法中进行处理。而每个Handler都会关联一个消息队列（MessageQueue），Looper负责的就是创建一个MessageQueue，而每个Looper又会关联一个线程（Looper通过ThreadLocal封装）。默认情况下，MessageQueue只有一个，即主线程的消息队列。

上面就是Android消息机制的基本原理，如果想了解更详细，我们从源码开始看。

2.源码解读

（1）ActivityThread主线程中启动启动消息循环Looper

public final class ActivityThread {
 public static void main(String[] args) {
   //代码省略
   //1.创建消息循环的Looper
   Looper.prepareMainLooper();

ActivityThread thread = new ActivityThread();
   thread.attach(false);
   if (sMainThreadHandler == null) {
     sMainThreadHandler = thread.getHandler();
   }
   AsyncTask.init();

//2.执行消息循环
   Looper.loop();
   throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
 }
}

ActivityThread通过Looper.prepareMainLooper()创建主线程的消息队列，最后执行Looper.loop()来启动消息队列。Handler关联消息队列和线程。

（2）Handler关联消息队列和线程

public Handler(Callback callback, boolean async) {
   //代码省略
   //获取Looper
   mLooper = Looper.myLooper();
   if (mLooper == null) {
     throw new RuntimeException(
       "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
   }
   //获取消息队列
   mQueue = mLooper.mQueue;
 }

Handler会在内部通过Looper.getLooper()方法来获取Looper对象，并且与之关联，并获取消息队列。那么Looper.getLooper()如何工作的呢？

 public static @Nullable Looper myLooper() {
   return sThreadLocal.get();
 }

public static @NonNull MessageQueue myQueue() {
   return myLooper().mQueue;
 }
 public static void prepare() {
   prepare(true);
 }
 //为当前线程设置一个Looper
 private static void prepare(boolean quitAllowed) {
   if (sThreadLocal.get() != null) {
     throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
   }
   sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
 }
 //设置UI线程的Looper
 public static void prepareMainLooper() {
   prepare(false);
   synchronized (Looper.class) {
     if (sMainLooper != null) {
       throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
     }
     sMainLooper = myLooper();
   }
 }

在Looper类中，myLooper()方法，通过sThreadLocal.get()来获取的，在prepareMainLooper()中调用prepare()方法，在这个方法中创建了一个Looper对象，并将对象设置了sThreadLocal()。这样队列就和线程关联起来了。通过sThreadLocal.get()方法，保证不同的线程不能访问对方的消息队列。

为什么要更新UI的Handler必须在主线程中创建？

因为Handler要与主线程的消息队列关联上，这样handlerMessage才会执行在UI线程，此时UI线程才是安全的。

（3）消息循环，消息处理

消息循环的建立就是通过Looper.loop()方法。源代码如下：

/**
  * Run the message queue in this thread. Be sure to call
  * {@link #quit()} to end the loop.
  */
 public static void loop() {
   final Looper me = myLooper();
   if (me == null) {
     throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
   }
   //1.获取消息队列
   final MessageQueue queue = me.mQueue;
   //2.死循环，即消息循环
   for (;;) {
     //3.获取消息，可能阻塞
     Message msg = queue.next(); // might block
     if (msg == null) {
       // No message indicates that the message queue is quitting.
       return;
     }
     //4.处理消息
     msg.target.dispatchMessage(msg);
     //回收消息
     msg.recycleUnchecked();
   }
 }

从上述程序我们可以看出，loop()方法的实质上是建立一个死循环，然后通过从消息队列中逐个取出消息，最后处理消息。对于Looper：通过Looper.prepare()来创建Looper对象（消息队列封装在Looper对象中），并且保存在sThreadLocal中，然后通过通过Looper.loop()进行消息循环，这两步通常成对出现。

public final class Message implements Parcelable {
 //target处理
 Handler target;
 //Runnable类型的callback
 Runnable callback;
 //下一条消息，消息队列是链式存储的
 Message next;
}

从源码中可以看出，target是Handler类型。实际上就是转了一圈，通过Handler发送消息给消息队列，消息队列又将消息分发给Handler处理。在Handle类中：

//消息处理函数，子类覆写
public void handleMessage(Message msg) {
}

private static void handleCallback(Message message) {
   message.callback.run();
 }

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

从上述程序可以看出，dispatchMessage只是一个分发的方法，如果Run nable类型的callback为空，则执行handleMessage来处理消息，该方法为空，我们会将更新UI的代码写在该函数中；如果callback不为空，则执行handleCallback来处理，该方法会调用callback的run方法。其实这是Handler分发的两种类型，比如post(Runnable callback)则callback就不为空，当我们使用Handler来sendMessage时通常不设置callback，因此，执行handlerMessage。

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

public String getMessageName(Message message) {
   if (message.callback != null) {
     return message.callback.getClass().getName();
   }
   return "0x" + Integer.toHexString(message.what);
 }

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);
 }

从上述程序可以看到，在post(Runnable r)时，会将Runnable包装成Message对象，并且将Runnable对象设置给Message对象的callback，最后会将该对象插入消息队列。sendMessage也是类似实现：

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

不管是post一个Runnable还是Message，都会调用sendMessageDelayed(msg, time)方法。Handler最终将消息追加到MessageQueue中，而Looper不断地从MessageQueue中读取消息，并且调用Handler的dispatchMessage分发消息，这样消息就源源不断地被产生、添加到MessageQueue、被Handler处理，Android应用就运转起来了。

3.检验

new Thread(){
 Handler handler = null;
 public void run () {
   handler = new Handler();
 };
}.start();

上述代码有问题吗？

Looper对象是ThreadLocal的，即每个线程都用自己的Looper，这个Looper可以为空。但是，当在子线程中创建Handler对象时，如果Looper为空，那么会出现异常。

public Handler(Callback callback, boolean async) {
   //代码省略
   //获取Looper
   mLooper = Looper.myLooper();
   if (mLooper == null) {
     throw new RuntimeException(
       "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
   }
   //获取消息队列
   mQueue = mLooper.mQueue;
 }

当mLooper为空时，抛出异常。这是因为Looper对象没有创建，因此，sThreadLocal.get()会返回null。Handler的基本原理就是要与MessageQueue建立关联，并且将消息投递给MessageQueue，如果没有MessageQueue，则Handler没有存在的必要，而MessageQueue又被封住在Looper中，因此创建Handler时，Looper一定不能为空。解决办法如下：

new Thread(){
 Handler handler = null;
 public void run () {
   //为当前线程创建Looper，并且绑定到ThreadLocal中
   Looper.prepare()
   handler = new Handler();
   //启动消息循环
   Looper.loop();
 };
}.start();

如果只创建Looper不启动消息循环，虽然不抛出异常，但是通过handler来post或者sendMessage()也不会有效。因为虽然消息会被追加到消息队列，但是并没有启动消息循环，也就不会从消息队列中获取消息并且执行了。

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来源：http://blog.csdn.net/ztchun/article/details/54142787