【Android】从源码中探讨Handler机制

时间：2014-03-06 08:47:56 收藏：0 阅读：515

先来看一段代码：

Thread thread = new Thread() {
	public void run() {
		//子线程中发送消息给主线程
		Message msg = new Message();
		msg.what = 200;
		msg.obj = param;
		msg.arg1 = 3;
		handler.sendMessage(msg);
	};
};

Handler handler = new Handler() {
	public void handleMessage(Message msg) {
		//主线程接收到消息，更新UI
	};
};

这段代码熟悉吗？
在Android中，有两种线程：主线程（UI线程，不允许做耗时的操作）和子线程（非UI线程，不允许操作界面元素）。而Handler是实现子线程与UI线程之间通讯的桥梁。那到底这是怎么实现的呢？带着这个疑问，我们去Android源码中寻找答案吧！

先看一下Handler的构造方法：

public Handler() {
    this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
    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;
}

构造方法中初始化了以下的两个变量：

final MessageQueue mQueue;	//消息队列（链表结构，下面会分析到）
final Looper mLooper;	//可理解为消息处理器

而MessageQueue是Looper的成员属性。

下面跟踪Handler的sendMessage(msg)方法进去，可看到这个方法：

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue == null) {}
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
     //注意这一行，将Handler自已赋值给了Message的target属性，下面的析中会用到
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

我们再看一下MessageQueue的enqueueMessage(msg,when)方法的实现：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    synchronized (this) {
        msg.when = when;
        Message p = mMessages;
        boolean needWake;
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
            // New head, wake up the event queue if blocked.
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
            needWake = mBlocked;
        } else {
            // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don‘t have to wake
            // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
            // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
            Message prev;
            for (;;) {
                prev = p;
                p = p.next;
                if (p == null || when < p.when) {
                    break;
                }
                if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                    needWake = false;
                }
            }
            msg.next = p; // invariant: p == prev.next
            prev.next = msg;
        }


        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

上面的代码中，我们可得知：
消息在MessageQueue类中是按链表的方式存储的，MessageQueue类中以成员属性变量mMessages记录了一个排在最前面的消息，每当有新消息插入时，根据时间(when)的先后顺序重新排列，时间最早的在最前面。

我们在Looper类的注释中，找到下面这样的示例代码：

class LooperThread extends Thread {
  public Handler mHandler;
  public void run() {
      Looper.prepare();
      mHandler = new Handler() {
          public void handleMessage(Message msg) {
              // process incoming messages here
          }
      };
      Looper.loop();
  }
}

这个示例可在直接在我们平常开发中使用。注意到，这里也新建了一个Handler实例，就像我们常在Activity中新建一样。我们知道，Activity是运行在UI线程中的，而UI线程也是一个线程，所以，我们猜想，Activity中新建Handler实例跟在这个示例的线程中新建是一样的效果。
我们还发现示例中，Handler的创建的前后分别调用了两个静态方法：

Looper.prepare();
Looper.loop()；

这里面大有学问，在继续往下分析之前，我们再大胆猜测UI线程加载Activity的过程的前后也调用了这两个方法。

public static void prepare() {
    prepare(true);
}
//设置当前线程私有的Looper对象
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));
}
//定义当前线程私有的Looper对象
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
//获取当前线程私有的Looper对象
public static Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

prepare()方法实际上是为当前线程创建了自己私有的Looper对象，连同它的属性MessageQueue消息队列也是当前线程私有的。其他线程可以有他们自己的那个Looper，但不可以访问当前线程的Looper。

Looper.loop();用于在线程中不断地处理MessageQueue消息队列中的消息，看一下它的实现代码：

/**
 * Run the message queue in this thread. Be sure to call
 * {@link #quit()} to end the loop.
 */
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;
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        msg.recycle();
    }
}

方法实现中，用一个死循环不断地提取MessageQueue队列中的消息，然后调用消息的Target去分发这个消息。Target是什么? 正是上面分析到的Handler的enqueueMessage(...)方法中所设置的Handler自已本身。

再看一下Handler类的dispatchMessage(msg)方法：

/**
 * Handle system messages here.
 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

这里调用到了我们非常熟悉的handleMessage(msg)方法了。

下面总结一下：

在多线程的环境中，主线程和子线程之间交互是通过一个链表结构的消息队列(MessageQueue)，子线程只管往里面放入消息(Message),消息是按时间的先后顺序排列的，主线程用一个消息处理器（Looper）不断地逐个逐个地处理掉消息。

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