Android异步消息处理机制之looper机制

在android系统的应用程序中，与java程序相似，线程之间都是靠消息来驱动的，与此工作相关的是由handler,looper以及message,messagequene来完成。简单来说就是每一个线程中有且只有一个消息队列MessageQueue，利用looper来获取当前的线程和消息队列，我们可以不断向这个消息队列中添加消息Message，接着再利用handler从looper得知当前的消息队列，后再从中取出消息，处理消息。本文中代码示例参考了http://blog.csdn.net/smbroe/article/details/44239961中的代码并对其稍作改动。

什么是looper?looper里主要有两部分，一部分是线程，一部分是消息队列，一个looper就对应了一个当前的线程和当前线程下的消息队列。可以将looper比喻为工厂生产时用到的机械臂，不停地将从生产带上获取最新的产品（在消息列表中读取最新的消息），同时间最新的产品不停地打包（即将最新的消息不停地分发给handler）,起着枢纽的作用。

我们通过一个简单的例子来学习如何使用Looper和Handler（handler的工作原理在下一篇博客中会讲，在这里只需大概理解为handler是发送消息队列中的消息并处理消息的就行了，本文只介绍下Looper），并通过这个例子来研究一下其工作原理；

首先，我们在LooperThread中为消息循环做准备，并创建一个Handler用于处理消息，注意Handler的创建要在调用Looper.prepare()之后，具体原因在等会会说明：

public class LooperThread extends Thread {public Handler mHandler;@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubLooper.prepare();synchronized (this) {mHandler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {// TODO Auto-generated method stubsuper.handleMessage(msg);Log.w("LooperThread", "handleMessage::Thread id---" + getId());}};}Looper.loop();notifyAll();}}

然后我们在主线程中创建一个新的线程，并通过新线程中的Handler向LooperThread线程发送消息；

 final LooperThread mLooperThread = new LooperThread();mLooperThread.start();new Thread() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (mLooperThread.mHandler == null) {try {wait();//防止在发送消息时Handler还没建立} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}mLooperThread.mHandler.sendEmptyMessage(0);Log.w(TAG, "Send Message::Thread id ---" + getId());}}.start();

程序运行的结果如下：

可以看到线程之间通信成功了，下面我们再来审视整个过程，通过查看关键函数的源代码来去理解整个运作机制。

首先在LooperThreda中调用Looper.prepare（）方法，我们查看其源代码：

public static void prepare() {prepare(true);}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));
}private Looper(boolean quitAllowed) {mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);mThread = Thread.currentThread();}

其中sThreadLocal就是looper里内置的数据管理类，里面存储着looper,定义如下

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

学过数据结构的同学应该很容易能根据其get(),set()方法想起链表，这里我就不对其多做分析了，总之就是用来存looper的数据结构罢了。接着是looper的构造器，从代码中我们可以看到主要就是新建一个消息队列并存于内部数据mQuene和获得当前的线程存于mThread，在这里消息队列和线程是相互绑定的，因此也验证了我们开头的结论，一个looper就对应了一个当前的线程和当前线程下的消息队列。回到示例代码中，接着就是新建了一个handler(代码中的扩展：synchronized是java里同步机制的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码,可以理解为两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时，一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码)
，并重写了handler的handleMessage方法用来对消息进行处理，这里我们先手动忽略这个方法一会再来分析。

接着调用Looper的loop方法。该方法实现了消息循环，源码如下：

  public static void loop() {//myLooper()方法就是通过sThreadLocal.get()返回我们刚刚设置的Looperfinal Looper me = myLooper();if (me == null) {throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");}final MessageQueue queue = me.mQueue;// 确保线程和本地进程是一致的，并且记录这个identity tokenBinder.clearCallingIdentity();final long ident = Binder.clearCallingIdentity();for (;;) {Message msg = queue.next(); // 可能会阻塞if (msg == null) {// 没有消息则表明这个消息队列退出了.return;}// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
//Printer表示打印事件Printer logging = me.mLogging;if (logging != null) {logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +msg.callback + ": " + msg.what);}//分发该消息msg.target.dispatchMessage(msg);if (logging != null) {logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);}// 确保在分发的过程中该线程没有崩溃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();}}

这段代码中涉及到的知识比较多，我们只对与本文有关的关键方法进行讲解，其中通过mylooper()方法来获得刚在prepaer()方法中新建的looper,然后获得当前的消息队列，接着用一个for( ; ; )空循环来不断从消息队列中读取消息存于msg(msg=quene.next()),最后调用msg.target.dispatchMessage(msg)来讲消息分发出去，分发到哪里？分发到handler里交给它处理，有兴趣的同学可以先看看其源代码（具体分析下一篇才会讲）:

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

可以看到最后又是通过调用我们重写的handleMessage来进行处理的。

接着是调用 notifyAll()来告诉等着调用被之前synchronized锁起来的代码的线程们，告诉它们我用完了，你们可以去抢着用了。

最后来看主线程中的示例代码中的 mLooperThread.mHandler.sendEmptyMessage(0);当我们调用了sendMessage方法之后就向Looper发送了一条消息，让我们看看这个方法，

消息是如何被传递的。sendMessage方法最终会调用到sendMessageAtTime方法来，来看看源代码：

ublic 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);}private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {msg.target = this;if (mAsynchronous) {msg.setAsynchronous(true);}return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}

可以看到，sendMessage方法最终调用了queue.enqueueMessage方法将消息加入到了Looper中的消息队列。那么整个线索就联系起来了，给handler

发消息，改消息到了looper的消息队列里，然后looper把这个消息取出来在交给looper来处理。这就是示例代码的整个运作过程，因此来总结一下吧。

1.首先是调用Looper.prepare()方法来创建一个新的队列和获取到当前的线程，

2.然后我们创建handler并重写其handleMessage方法，在我们构建handler的时候会获取到当前的looper对象（通过该looper对象来获取消息队列），消息队列和Callback对象（当然，在上述代码中Callback对象为null）,紧接着我们在主线程里开的新线程中调用sendMessage方法来向handler中的消息队列来传递消息（当然，查看源代码可以知道其最终调用的是sendMessageAtTime方法，并通过返回enqueueMessage方法来讲消息加入到消息队列中），我们重写的handleMessage方法就是用来拦截我们感兴趣的消息并对消息进行处理的方法

3.最后是调用Looper.loop()来实现消息的循环分发，其通过queue.next()来不断获取消息队列中的最新消息并且调用 msg.target.dispatchMessage(msg)方法来实现消息的分发

4.最后是dispatchMessage方法实现消息的分发，在该方法中进行了一系列判断：

如果Message自带了Callback，则交给Message的Callback处理；

如果Handler了设置了Callback，则交给Handler的Callback处理；

如果两者都没有，则调用handleMessage方法处理（默认是不处理的）。

也可以参考下以下图片：

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