Android 非同步訊息處理機制 讓你深入理解 Looper、Handler、Message三者關係
很多人面試肯定都被問到過，請問Android中的Looper , Handler , Message有什麼關係？本篇部落格目的首先為大家從原始碼角度介紹3者關係，然後給出一個容易記憶的結論。
1、 概述
Handler 、 Looper 、Message 這三者都與Android非同步訊息處理執行緒相關的概念。那麼什麼叫非同步訊息處理執行緒呢？非同步訊息處理執行緒啟動後會進入一個無限的迴圈體之中，每迴圈一次，從其內部的訊息佇列中取出一個訊息，然後回撥相應的訊息處理函式，執行完成一個訊息後則繼續迴圈。若訊息佇列為空，執行緒則會阻塞等待。
說了這一堆，那麼和Handler 、 Looper 、Message有啥關係？其實Looper負責的就是建立一個MessageQueue，然後進入一個無限迴圈體不斷從該MessageQueue中讀取訊息，而訊息的建立者就是一個或多個Handler 。
2、 原始碼解析
1、Looper
對於Looper主要是prepare()和loop()兩個方法。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ThreadLocal物件，可以在一個執行緒中儲存變數。可以看到，在第5行，將一個Looper的例項放入了ThreadLocal，並且2-4行判斷了sThreadLocal是否為null，否則丟擲異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被呼叫兩次，同時也保證了一個執行緒中只有一個Looper例項~相信有些哥們一定遇到這個錯誤。
下面看Looper的構造方法：
在構造方法中，建立了一個MessageQueue（訊息佇列）。private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mRun = true; mThread = Thread.currentThread(); }
然後我們看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儲存的Looper例項，如果me為null則丟擲異常，也就是說looper方法必須在prepare方法之後執行。
第6行：拿到該looper例項中的mQueue（訊息佇列）
13到45行：就進入了我們所說的無限迴圈。
14行：取出一條訊息，如果沒有訊息則阻塞。
27行：使用呼叫 msg.target.dispatchMessage(msg);把訊息交給msg的target的dispatchMessage方法去處理。Msg的target是什麼呢？其實就是handler物件，下面會進行分析。
44行：釋放訊息佔據的資源。
Looper主要作用：
1、 與當前執行緒繫結，保證一個執行緒只會有一個Looper例項，同時一個Looper例項也只有一個MessageQueue。
2、 loop()方法，不斷從MessageQueue中去取訊息，交給訊息的target屬性的dispatchMessage去處理。
好了，我們的非同步訊息處理執行緒已經有了訊息佇列（MessageQueue），也有了在無限迴圈體中取出訊息的哥們，現在缺的就是傳送訊息的物件了，於是乎：Handler登場了。
2、Handler
使用Handler之前，我們都是初始化一個例項，比如用於更新UI執行緒，我們會在宣告的時候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler例項。所以我們首先看Handler的構造方法，看其如何與MessageQueue聯絡上的，它在子執行緒中傳送的訊息（一般傳送訊息都在非UI執行緒）怎麼傳送到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()獲取了當前執行緒儲存的Looper例項，然後在19行又獲取了這個Looper例項中儲存的MessageQueue（訊息佇列），這樣就保證了handler的例項與我們Looper例項中MessageQueue關聯上了。
然後看我們最常用的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);
}輾轉反則最後呼叫了sendMessageAtTime，在此方法內部有直接獲取MessageQueue然後呼叫了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msg然後交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理訊息】，也就是把當前的handler作為msg的target屬性。最終會呼叫queue的enqueueMessage的方法，也就是說handler發出的訊息，最終會儲存到訊息佇列中去。
現在已經很清楚了Looper會呼叫prepare()和loop()方法，在當前執行的執行緒中儲存一個Looper例項，這個例項會儲存一個MessageQueue物件，然後當前執行緒進入一個無限迴圈中去，不斷從MessageQueue中讀取Handler發來的訊息。然後再回調建立這個訊息的handler中的dispathMessage方法，下面我們趕快去看一看這個方法：
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，呼叫了handleMessage方法，下面我們去看這個方法：
/**
* Subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}
例如：
private Handler mHandler = new Handler()
{
public void handleMessage(android.os.Message msg)
{
switch (msg.what)
{
case value:
break;
default:
break;
}
};
};到此，這個流程已經解釋完畢，讓我們首先總結一下
1、首先Looper.prepare()在本執行緒中儲存一個Looper例項，然後該例項中儲存一個MessageQueue物件；因為Looper.prepare()在一個執行緒中只能呼叫一次，所以MessageQueue在一個執行緒中只會存在一個。
2、Looper.loop()會讓當前執行緒進入一個無限迴圈，不端從MessageQueue的例項中讀取訊息，然後回撥msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
3、Handler的構造方法，會首先得到當前執行緒中儲存的Looper例項，進而與Looper例項中的MessageQueue想關聯。
4、Handler的sendMessage方法，會給msg的target賦值為handler自身，然後加入MessageQueue中。
5、在構造Handler例項時，我們會重寫handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終呼叫的方法。
好了，總結完成，大家可能還會問，那麼在Activity中，我們並沒有顯示的呼叫Looper.prepare()和Looper.loop()方法，為啥Handler可以成功建立呢，這是因為在Activity的啟動程式碼中，已經在當前UI執行緒呼叫了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。
3、Handler post
今天有人問我，你說Handler的post方法建立的執行緒和UI執行緒有什麼關係？
其實這個問題也是出現這篇部落格的原因之一；這裡需要說明，有時候為了方便，我們會直接寫如下程式碼：
mHandler.post(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());
mTxt.setText("yoxi");
}
});然後run方法中可以寫更新UI的程式碼，其實這個Runnable並沒有建立什麼執行緒，而是傳送了一條訊息，下面看原始碼：
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Message物件，然後將我們建立的Runable物件作為callback屬性，賦值給了此message.
注：產生一個Message物件，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，因為Message內部維護了一個Message池用於Message的複用，避免使用new 重新分配記憶體。
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);
}可以看到，這裡msg的callback和target都有值，那麼會執行哪個呢？
其實上面已經貼過程式碼，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);
}
}好了，關於Looper , Handler , Message 這三者關係上面已經敘述的非常清楚了。
最後來張圖解：
希望圖片可以更好的幫助大家的記憶~~
4、後話
其實Handler不僅可以更新UI，你完全可以在一個子執行緒中去建立一個Handler，然後使用這個handler例項在任何其他執行緒中傳送訊息，最終處理訊息的程式碼都會在你建立Handler例項的執行緒中執行。
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());
};
}; Looper.loop(); } Android不僅給我們提供了非同步訊息處理機制讓我們更好的完成UI的更新，其實也為我們提供了非同步訊息處理機制程式碼的參考~~不僅能夠知道原理，最好還可以將此設計用到其他的非Android專案中去~~
最新補充：