Handler、Looper原始碼學習

摘要： Android中，使用Handler，Looper的場景主要是跨執行緒通訊，先看一個簡單的例子： public class MainActivity extends Activity { public final static int MESSAGE_TYPE_1 = 1;...

Android中，使用Handler，Looper的場景主要是跨執行緒通訊，先看一個簡單的例子：

public class MainActivity extends Activity {
public final static int MESSAGE_TYPE_1 = 1;

private WorkHandler mHandler;
private static class WorkHandler extends Handler {
public WorkHandler(Looper looper) {
super(looper);
}

public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case MESSAGE_TYPE_1:
LogUtils.d("this is message 1");
// do something...
break;
default:
break;
}
}
}

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);

HandlerThread thread = new HandlerThread("work_thread"); // 建立一個執行緒物件
thread.start(); // 啟動子執行緒，這時會利用HandlerThread#run方法，建立一個Looper物件，繫結子執行緒，執行緒的執行並進入loop迴圈模式
mHandler = new WorkHandler(thread.getLooper()); // 建立一個Handler物件，並傳入Looper

Message msg = new Message();
msg.what = MESSAGE_TYPE_1;
mHandler.sendMessage(msg); // 通過主執行緒傳送1個訊息，訊息被壓入messageQueue（所屬於Looper物件）
}
}

這裡涉及到4個重要的類：Handler，Looper，MessageQueue（Handler和Looper的成員變數），HandlerThread。

1. Handler

public class Handler {
final Looper mLooper; 
final MessageQueue mQueue;

public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
// ...
}
}

Handler類有2個成員變數，mLooper和mQueue，從建構函式可看出，mQueue用的也是Looper的成員變數。所以本質上Handler含有1個Looper物件。

Handler有2個重要的方法，我們經常用到，sendMessage和handleMessage。

• sendMessage的真正實現是enqueueMessage方法，如下：

  private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
  msg.target = this;// 重要步驟1. 將此Handler物件繫結到此Message物件，以便將來Looper.loop方法中呼叫目標Handler物件來處理此訊息
  if (mAsynchronous) {
  msg.setAsynchronous(true);
  }
  return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
  }

  將一條新訊息Message壓入MessageQueue物件（即mQueue，所屬於mLooper），預設是同步，Handler初始化時可設定訊息傳送是否非同步
• handleMessage是處理訊息的函式，由dispatchMessage方法所呼叫，一般應用使用時重寫handleMessage函式，定製自己的訊息處理邏輯

2. Looper

Looper類有2個重要的成員變數，mQueue和mThread，另外還有1個所屬於程序的sThreadLocal集合，ThreadLocal<Looper>本質是一個Map資料結構，key是執行緒物件，value是Looper物件。它的作用是儲存程序中所有<Thread，Looper>的資訊，保證Looper物件和執行緒1:1對應。

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

final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;
// ...
}

Looper有3個重要的靜態方法：prepare，prepareMainLooper，loop。

• prepare方法是為本執行緒建立一個Looper物件，並插入sThreadLocal中儲存

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thLooper.prepare，Looper.loop等read");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

• prepareMainLooper方法是給ActivityThread#main方法呼叫的，程序啟動時最先執行的入口函式裡，完成主執行緒Looper的初始化。因為時機是最早的，如果應用在啟動完成後，再呼叫此方法，會丟擲異常

public static void prepareMainLooper() {
prepare(false); // false代表引數quitAllowed的值，表示不允許退出
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}

• loop方法的核心是一個無限迴圈，不斷從mQueue中取出新訊息，呼叫目標Handler#dispatchMessage方法來處理訊息，其中dispatchMessage裡就會呼叫Handler#handleMessage方法

public static void loop() {
// ...
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
// ...
msg.target.dispatchMessage(msg);
// ...
}
}

3. MessageQueue

MessageQueue的實現較為複雜，主要是利用JNI，呼叫native相關方法，例如MessageQueue初始化時，呼叫nativeInit();

程式碼路徑：frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp

這裡暫時先不深入研究，後面再補充。

4. HandlerThread

HandlerThread的實現很簡單，繼承於Thread類。作用是封裝一個預設帶Looper的Thread類，省去開發者自己呼叫Looper.prepare，Looper.loop等方法，使Handler的使用更方便。如本文開始的例子。

HandlerThread的核心方法是重寫的run方法，其中會呼叫Looper.prepare，Looper.loop等。

總結：

• 1條訊息的生命週期總結如下，簡單分為3步：
  handler.sendMessage(msg)--執行緒A傳送訊息，訊息壓入messageQueue----> looper.loop --執行緒B從messageQueue中取出訊息----> handler.handleMessage（msg）--執行緒B消費掉此訊息----> 結束
• Handler，Looper，MessageQueue，從物件角度所屬的關係：
  handler <----- looper <----- messageQueue
• Looper#quit和Looper#quitSafely方法有何區別？
  a. Looper#quit -> mQueue#quit(false) -> mQueue#removeAllMessagesLocked
  直接終止Looper，不再處理所有訊息
  b. Looper#quitSafely -> mQueue#quit(true) -> mQueue#removeAllFutureMessagesLocked
  處理完MessageQueue中已有訊息，再終止Looper