Handler、Looper与MessageQueue源码分析

在Android中可以通过Handler来更新主线程中UI的变化，更新UI只能在主线程中进行更新，而为了让其他线程也能控制UI的变化，Android提供了一种机制Handler、Looper与MessageQueue一同协作来达到其他线程更新UI的目的。

一般我们会在主线程中通过如下方法定义一个Handler

1. private Handler mHandler = new Handler() { 
2.         @Override 
3.         public void handleMessage(Message msg) { 
4.             tv.setText("mHandler change UI"); 
5.             super.handleMessage(msg); 
6.         } 
7.     };  

一般都见不到Looper与MessageQueue的，那么它们都是在哪里调用与如何协作的呢?在主线程不会显式的调用Looper而是会在ActivityThread.main方法中默认调用。

1. public static void main(String[] args) { 
2.          Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain"); 
3.         SamplingProfilerIntegration.start(); 
4.   
5.         // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We 
6.         // disable it here, but selectively enable it later (via 
7.         // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs. 
8.         CloseGuard.setEnabled(false); 
9.   
10.         Environment.initForCurrentUser(); 
11.   
12.         // Set the reporter for event logging in libcore 
13.         EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter()); 
14.   
15.         // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates 
16.         final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId()); 
17.          TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir); 
18.   
19.         Process.setArgV0("<pre-initialized>"); 
20.   
21.         Looper.prepareMainLooper();//创建Looper 
22.   
23.         ActivityThread thread = new ActivityThread(); 
24.         thread.attach(false); 
25.   
26.         if (sMainThreadHandler == null) { 
27.             sMainThreadHandler = thread.getHandler(); 
28.         } 
29.   
30.         if (false) { 
31.             Looper.myLooper().setMessageLogging(new 
32.                     LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread")); 
33.         } 
34.   
35.         // End of event ActivityThreadMain. 
36.          Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER); 
37.         Looper.loop();//开启Looper循环 
38.   
39.         throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); 
40.     }  

如上代码，调用了Looper.prepareMainLooper()方法，在主线程中创建了一个Looper，不信的话我们再查看该方法做了什么

Looper

prepare

1. public static void prepare() { 
2.         prepare(true); 
3.     } 
4.   
5.     private static void prepare(boolean quitAllowed) { 
6.         if (sThreadLocal.get() != null) { 
7.             throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 
8.         } 
9.         sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));//创建Looper并赋给sThreadLocal 
10.     } 
11.   
12.     /** 
13.      * Initialize the current thread as a looper, marking it as an 
14.      * application's main looper. The main looper for your application 
15.      * is created by the Android environment, so you should never need 
16.      * to call this function yourself.  See also: {@link #prepare()} 
17.      */ 
18.     public static void prepareMainLooper() { 
19.         prepare(false); 
20.         synchronized (Looper.class) { 
21.             if (sMainLooper != null) { 
22.                 throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared."); 
23.             } 
24.             sMainLooper = myLooper(); 
25.         } 
26.     } 
27.       
28.     public static @Nullable Looper myLooper() { 
29.         return sThreadLocal.get(); 
30.     }  

在prepareMainLooper方法中调用了prepare而通过prepare会发现它其实就是创建了一个Looper，并把它赋给了sThreadLocal。同时可以通过myLooper方法获取当前线程中的Looper。再来看下new Looper(quitAllowed)初始化了什么

1. private Looper(boolean quitAllowed) { 
2.         mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); 
3.         mThread = Thread.currentThread(); 
4.     }  

在这里我们终于看到了MessageQueue了，它创建了一个MessageQueue。该消息队列就是用来保存后续的Message。再回到ActivityThread.main方法中，发现它调用了Looper.loop()是用来开启Looper循环的，监听消息队列MessageQueue中的消息。

loop

我们来看下Looper.loop()的源码：

1. public static void loop() { 
2.         final Looper me = myLooper();//获取Looper 
3.         if (me == null) { 
4.             throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); 
5.         } 
6.         final MessageQueue queue = me.mQueue;//获取消息队列 
7.   
8.         // Make sure the identity of this thread is that of the local process, 
9.         // and keep track of what that identity token actually is. 
10.         Binder.clearCallingIdentity(); 
11.         final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); 
12.   
13.         for (;;) {         
14.             Message msg = queue.next(); // might block 
15.             if (msg == null) { 
16.                 // No message indicates that the message queue is quitting. 
17.                 return; 
18.             } 
19.   
20.             // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger 
21.             final Printer logging = me.mLogging; 
22.             if (logging != null) { 
23.                 logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + 
24.                         msg.callback + ": " + msg.what); 
25.             } 
26.   
27.             final long traceTag = me.mTraceTag; 
28.             if (traceTag != 0) { 
29.                 Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg)); 
30.             } 
31.             try { 
32.                 msg.target.dispatchMessage(msg);//通过Handler分发消息 
33.             } finally { 
34.                 if (traceTag != 0) { 
35.                     Trace.traceEnd(traceTag); 
36.                 } 
37.             } 
38.   
39.             if (logging != null) { 
40.                 logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); 
41.             } 
42.   
43.             // Make sure that during the course of dispatching the 
44.             // identity of the thread wasn't corrupted. 
45.             final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 
46.             if (ident != newIdent) { 
47.                 Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x" 
48.                         + Long.toHexString(ident) + " to 0x" 
49.                         + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " 
50.                         + msg.target.getClass().getName() + " " 
51.                         + msg.callback + " what=" + msg.what); 
52.             } 
53.   
54.             msg.recycleUnchecked(); 
55.         } 
56.     }  

在loop中首先获取了当前所在线程的Looper，同时也获取到了Looper中的MessageQueue，说明Looper已经与当前的线程进行了绑定。在后面开启了一个for的死循环，发现它做的事件是不断的从消息队列中取出消息，最后都交给msg.target调用它的dispatchMessage方法，那么target又是什么呢?我们进入Message

Message

1. /*package*/ int flags; 
2.  
3.     /*package*/ long when; 
4.      
5.     /*package*/ Bundle data; 
6.      
7.     /*package*/ Handler target; 
8.      
9.     /*package*/ Runnable callback; 
10.      
11.     // sometimes we store linked lists of these things 
12.     /*package*/ Message next;  

发现它就是我们熟悉的Handler，说明最后调用的就是Handler中的dispatchMessage方法，对消息的分发处理。这样一来Handler就通过Looper联系上了Looper所绑定的线程，即为主线程。

Handler

1. public Handler(Callback callback, boolean async) { 
2.         if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) { 
3.             final Class<? extends Handler> klass = getClass(); 
4.             if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) && 
5.                     (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) { 
6.                 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " + 
7.                     klass.getCanonicalName()); 
8.             } 
9.         } 
10.   
11.         mLooper = Looper.myLooper(); 
12.         if (mLooper == null) { 
13.             throw new RuntimeException( 
14.                 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 
15.         } 
16.         mQueue = mLooper.mQueue; 
17.         mCallback = callback; 
18.         mAsynchronous = async; 
19.     }  

通过Handler的初始化，它获取了它所处线程的Looper，同时也获取了Looper中的消息队列。当然如果所处线程的Looper为空的话就会抛出异常，这就解释了为什么在非主线程中创建Handler要分别调用Looper.prepare与Looper.loop而主线程则不需要，因为它默认已经调用了。

dispatchMessage

1. public void dispatchMessage(Message msg) { 
2.         if (msg.callback != null) { 
3.             handleCallback(msg); 
4.         } else { 
5.             if (mCallback != null) { 
6.                 if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
7.                     return; 
8.                 } 
9.             } 
10.             handleMessage(msg); 
11.         } 
12.     } 
13. private static void handleCallback(Message message) { 
14.         message.callback.run(); 
15.     }     

回到前面，对于dispatchMessage的处理，首先判断msg.callback是否为空，这里callback通过上面的Message应该能知道他就是一个Runnable，如果不为空则直接调用Runnable的run方法。否则调用Handler的handleMessage方法.而这个方法相信大家已经很熟悉了，对事件的处理都是在这个方法中执行的。因为通过前面我们已经知道了Handler已经联系上了主线程，所以handleMessage中的处理自然相对于在主线程中进行，自然也能更新UI了。通过这里我们能把Looper比作是一个桥梁，来连接Looper所在的线程与Handler之间的通信，同时管理消息队列MessageQueue中的消息。那么前面的Runnable又是如何不为空的呢?我们使用Handler有两种方法，一种是直接创建一个Handler并且重写它的handleMessage方法，而另一种可以通过Handler.post(Runnable)来使用，这样事件的处理自然就在run方法中实现。

上面介绍了Handler是如何联系上了需要操作的线程与对消息是如何取出与处理的。下面来谈谈消息是如何放入到Looper中的MessageQueue中的。

sendMessageAtTime

通过Handler发送消息的方式很多，例如：sendMessage、sendEmptyMessage与sendMessageDelayed等，其实到最后他们调用的都是sendMessageAtTime方法。所以还是来看下sendMessageAtTime方法中的实现。

1. public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { 
2.         MessageQueue queue = mQueue; 
3.         if (queue == null) { 
4.             RuntimeException e = new RuntimeException( 
5.                     this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue"); 
6.             Log.w("Looper", e.getMessage(), e); 
7.             return false; 
8.         } 
9.         return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); 
10.     }  

而sendMessageAtTime则就是调用了enqueueMessage操作，看这方法名就知道是入队列操作了。

enqueueMessage

1. private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { 
2.         msg.target = this; 
3.         if (mAsynchronous) { 
4.             msg.setAsynchronous(true); 
5.         } 
6.         return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); 
7.     }  

果不其然直接调用了MessageQueue中的queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)将消息加入消息队列，同时这段代码msg.target = this 将当前的Handler赋给了msg.target,这就是前面所说的Looper.loop方法中调用的Handler。这样就把消息放到了MessageQueue中，进而通过前面所讲的loop来取出消息进行相应的处理，这样就构成了整个对消息进行处理的系统。这也是使用Handler内部所发生的原理。好了Handler、Looper与MessageQueue它们之间的联系基本就是这些了。我也简单画了张图希望有所帮助

总结

来总结下它们之间的流程。首先创建Handler而在Handler所处的线程中必须要有一个Looper，如果在主线程中默认帮我们实现了，其他线程必须调用Looper.prepare来创建Looper同时调用Looper.loop开启对消息的处理。每个Looper中都有一个MessageQueue它是用来存储Message的，Handler通过post或者send..等一系列操作通过Looper将消息放入到消息队列中，而Looper通过开启一个无限的循环来一直监听着消息的处理，不断从MessageQueue中取出消息，并交给与当前Looper所绑定的handler的dispatchMessage进行分发，最后根据情况调用Runnable的run或者Handler的HandlerMessage方法对消息进行最后的处理。

作者：idisfkj

来源：51CTO