全面總結(jié)Android中線程的異步處理方式
一、概述
Handler 、 Looper 、Message 這三者都與Android異步消息處理線程相關(guān)的概念。那么什么叫異步消息處理線程呢？
異步消息處理線程啟動(dòng)后會進(jìn)入一個(gè)無限的循環(huán)體之中，每循環(huán)一次，從其內(nèi)部的消息隊(duì)列中取出一個(gè)消息，然后回調(diào)相應(yīng)的消息處理函數(shù)，執(zhí)行完成一個(gè)消息后則繼續(xù)循環(huán)。若消息隊(duì)列為空，線程則會阻塞等待。
說了這一堆，那么和Handler 、 Looper 、Message有啥關(guān)系？其實(shí)Looper負(fù)責(zé)的就是創(chuàng)建一個(gè)MessageQueue，然后進(jìn)入一個(gè)無限循環(huán)體不斷從該MessageQueue中讀取消息，而消息的創(chuàng)建者就是一個(gè)或多個(gè)Handler 。
二、源碼解析
1、Looper
對于Looper主要是prepare()和loop()兩個(gè)方法。
首先看prepare()方法
public static final void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(true));
}
sThreadLocal是一個(gè)ThreadLocal對象，可以在一個(gè)線程中存儲變量?？梢钥吹?，在第5行，將一個(gè)Looper的實(shí)例放入了ThreadLocal，并且2-4行判斷了sThreadLocal是否為null，否則拋出異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被調(diào)用兩次，同時(shí)也保證了一個(gè)線程中只有一個(gè)Looper實(shí)例~相信有些哥們一定遇到這個(gè)錯(cuò)誤。
下面看Looper的構(gòu)造方法：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mRun = true;
mThread = Thread.currentThread();
}
在構(gòu)造方法中，創(chuàng)建了一個(gè)MessageQueue（消息隊(duì)列）。
然后我們看loop()方法：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue;
// Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "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);
}
msg.recycle();
}
}
第2行：
public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
方法直接返回了sThreadLocal存儲的Looper實(shí)例，如果me為null則拋出異常，也就是說looper方法必須在prepare方法之后運(yùn)行。
第6行：拿到該looper實(shí)例中的mQueue（消息隊(duì)列）
13到45行：就進(jìn)入了我們所說的無限循環(huán)。
14行：取出一條消息，如果沒有消息則阻塞。
27行：使用調(diào)用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交給msg的target的dispatchMessage方法去處理。Msg的target是什么呢？其實(shí)就是handler對象，下面會進(jìn)行分析。
44行：釋放消息占據(jù)的資源。
Looper主要作用：
（1）與當(dāng)前線程綁定，保證一個(gè)線程只會有一個(gè)Looper實(shí)例，同時(shí)一個(gè)Looper實(shí)例也只有一個(gè)MessageQueue。
（2）loop()方法，不斷從MessageQueue中去取消息，交給消息的target屬性的dispatchMessage去處理。
好了，我們的異步消息處理線程已經(jīng)有了消息隊(duì)列（MessageQueue），也有了在無限循環(huán)體中取出消息的哥們，現(xiàn)在缺的就是發(fā)送消息的對象了，于是乎：Handler登場了。
2、Handler
使用Handler之前，我們都是初始化一個(gè)實(shí)例，比如用于更新UI線程，我們會在聲明的時(shí)候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler實(shí)例。所以我們首先看Handler的構(gòu)造方法，看其如何與MessageQueue聯(lián)系上的，它在子線程中發(fā)送的消息（一般發(fā)送消息都在非UI線程）怎么發(fā)送到MessageQueue中的。
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> 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());
}
}
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
14行：通過Looper.myLooper()獲取了當(dāng)前線程保存的Looper實(shí)例，然后在19行又獲取了這個(gè)Looper實(shí)例中保存的MessageQueue（消息隊(duì)列），這樣就保證了handler的實(shí)例與我們Looper實(shí)例中MessageQueue關(guān)聯(lián)上了。
Handler 常用方法：
（1）post(Runnable)
（2）postAtTime(Runnable,long)
（3）postDelayed(Runnable long)
（4）sendEmptyMessage(int)
（5）sendMessage(Message)
（6）sendMessageAtTime(Message,long)
（7）sendMessageDelayed(Message,long)
以上post類方法允許你排列一個(gè)Runnable對象到主線程隊(duì)列中, sendMessage類方法, 允許你安排一個(gè)帶數(shù)據(jù)的Message對象到隊(duì)列中，等待更新.
一般運(yùn)行邏輯：
點(diǎn)擊button --- > 啟動(dòng)一條新線程,用來處理數(shù)據(jù) ---- >數(shù)據(jù)處理完畢，通過handler返回 ----- > handler里面接收返回的數(shù)據(jù)，進(jìn)行UI更新等處理。
然后看我們最常用的sendMessage方法
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
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);
}
輾轉(zhuǎn)反則最后調(diào)用了sendMessageAtTime，在此方法內(nèi)部有直接獲取MessageQueue然后調(diào)用了enqueueMessage方法，我們再來看看此方法：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
enqueueMessage中首先為meg.target賦值為this，【如果大家還記得Looper的loop方法會取出每個(gè)msg然后交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理消息】，也就是把當(dāng)前的handler作為msg的target屬性。最終會調(diào)用queue的enqueueMessage的方法，也就是說handler發(fā)出的消息，最終會保存到消息隊(duì)列中去。
現(xiàn)在已經(jīng)很清楚了Looper會調(diào)用prepare()和loop()方法，在當(dāng)前執(zhí)行的線程中保存一個(gè)Looper實(shí)例，這個(gè)實(shí)例會保存一個(gè)MessageQueue對象，然后當(dāng)前線程進(jìn)入一個(gè)無限循環(huán)中去，不斷從MessageQueue中讀取Handler發(fā)來的消息。然后再回調(diào)創(chuàng)建這個(gè)消息的handler中的dispathMessage方法，下面我們趕快去看一看這個(gè)方法：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
可以看到，第10行，調(diào)用了handleMessage方法，下面我們?nèi)タ催@個(gè)方法：
/**
* Subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}
可以看到這是一個(gè)空方法，為什么呢，因?yàn)橄⒌淖罱K回調(diào)是由我們控制的，我們在創(chuàng)建handler的時(shí)候都是復(fù)寫handleMessage方法，然后根據(jù)msg.what進(jìn)行消息處理。
例如：
private Handler mHandler = new Handler()
{
public void handleMessage(android.os.Message msg)
{
switch (msg.what)
{
case value:
break;
default:
break;
}
};
};
到此，這個(gè)流程已經(jīng)解釋完畢，讓我們首先總結(jié)一下
（1）首先Looper.prepare()在本線程中保存一個(gè)Looper實(shí)例，然后該實(shí)例中保存一個(gè)MessageQueue對象；因?yàn)長ooper.prepare()在一個(gè)線程中只能調(diào)用一次，所以MessageQueue在一個(gè)線程中只會存在一個(gè)。
（2）Looper.loop()會讓當(dāng)前線程進(jìn)入一個(gè)無限循環(huán)，不端從MessageQueue的實(shí)例中讀取消息，然后回調(diào)msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
（3）Handler的構(gòu)造方法，會首先得到當(dāng)前線程中保存的Looper實(shí)例，進(jìn)而與Looper實(shí)例中的MessageQueue想關(guān)聯(lián)。
（4）Handler的sendMessage方法，會給msg的target賦值為handler自身，然后加入MessageQueue中。
（5）在構(gòu)造Handler實(shí)例時(shí)，我們會重寫handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終調(diào)用的方法。
好了，總結(jié)完成，大家可能還會問，那么在Activity中，我們并沒有顯示的調(diào)用Looper.prepare()和Looper.loop()方法，為啥Handler可以成功創(chuàng)建呢，這是因?yàn)樵贏ctivity的啟動(dòng)代碼中，已經(jīng)在當(dāng)前UI線程調(diào)用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。
3、Handler post
今天有人問我，你說Handler的post方法創(chuàng)建的線程和UI線程有什么關(guān)系？
其實(shí)這個(gè)問題也是出現(xiàn)這篇博客的原因之一；這里需要說明，有時(shí)候?yàn)榱朔奖悖覀儠苯訉懭缦麓a：
mHandler.post(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());
mTxt.setText("yoxi");
}
});
然后run方法中可以寫更新UI的代碼，其實(shí)這個(gè)Runnable并沒有創(chuàng)建什么線程，而是發(fā)送了一條消息，下面看源碼：
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
可以看到，在getPostMessage中，得到了一個(gè)Message對象，然后將我們創(chuàng)建的Runable對象作為callback屬性，賦值給了此message.
注：產(chǎn)生一個(gè)Message對象，可以new ，也可以使用Message.obtain()方法；兩者都可以，但是更建議使用obtain方法，因?yàn)镸essage內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)Message池用于Message的復(fù)用，避免使用new 重新分配內(nèi)存。
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);
}
最終和handler.sendMessage一樣，調(diào)用了sendMessageAtTime，然后調(diào)用了enqueueMessage方法，給msg.target賦值為handler，最終加入MessagQueue.
可以看到，這里msg的callback和target都有值，那么會執(zhí)行哪個(gè)呢？
其實(shí)上面已經(jīng)貼過代碼，就是dispatchMessage方法：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
第2行，如果不為null，則執(zhí)行callback回調(diào)，也就是我們的Runnable對象。
好了，關(guān)于Looper , Handler , Message 這三者關(guān)系上面已經(jīng)敘述的非常清楚了。
最后來張圖解：
希望圖片可以更好的幫助大家的記憶~~
三、補(bǔ)充
其實(shí)Handler不僅可以更新UI，你完全可以在一個(gè)子線程中去創(chuàng)建一個(gè)Handler，然后使用這個(gè)handler實(shí)例在任何其他線程中發(fā)送消息，最終處理消息的代碼都會在你創(chuàng)建Handler實(shí)例的線程中運(yùn)行。
eg：
new Thread()
{
private Handler handler;
public void run()
{
Looper.prepare();
handler = new Handler()
{
public void handleMessage(android.os.Message msg)
{
Log.e("TAG",Thread.currentThread().getName());
};
}
}
Android不僅給我們提供了異步消息處理機(jī)制讓我們更好的完成UI的更新，其實(shí)也為我們提供了異步消息處理機(jī)制代碼的參考~~不僅能夠知道原理，最好還可以將此設(shè)計(jì)用到其他的非Android項(xiàng)目中去~~
- Android異步消息機(jī)制詳解
- android開發(fā)教程之handle實(shí)現(xiàn)多線程和異步處理
- Android中BroadcastReceiver(異步接收廣播Intent)的使用
- android異步請求服務(wù)器數(shù)據(jù)示例
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- android開發(fā)教程之handler異步更新ui
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