Android AOSP 6.0.1 Handler 如何发送和处理消息？
App 开发中经常会使用 Handler，它可实现子线程和主线程之间通信，比如子线程代表一个下载任务，下载完成以后需要更新界面上某个控件的状态。
下面是我写的一个 Demo 场景，主 Activity 中启动一个线程，每秒加一，然后使用 handler post 到主线程，刷新界面上的 TextView，把对应的数字显示出来。
class MainActivity : AppCompatActivity() {
......
private lateinit var mCountTextView: TextView
@Volatile
private var isCount = false
private val mHandler = Handler()
@SuppressLint("SetTextI18n")
private var mCountThread: Thread = Thread {
var count = 0
while (isCount) {
mHandler.post(Runnable { mCountTextView.text = Integer.toString(count++) })
Thread.sleep(1000)
}
}
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
......
mCountTextView = findViewById<TextView>(R.id.text1)
isCount = true
mCountThread.start()
}
......
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
isCount = false
}
......
}
这是对应的 TextView xml 布局中的代码。
<TextView
android:id="@+id/text1"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="loading"
app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
app:layout_constraintVertical_bias="0.417"
android:textSize="18sp"/>
首先我们创建了一个 Handler 对象，然后在线程中调用其 post 方法，传入的参数是一个 Runnable 对象。post 方法实际上调用了 sendMessageDelayed 方法，第一个入参是一个 Message 类型，通过 getPostMessage 方法将 Runnable 对象“包装”到一个 Message 对象中。第二个入参代表是否需要演示，这里传入 0 ，显然不需要延时。
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
public class Handler {
......
/**
* 将 Runnable r 对象添加到消息队列中。该可运行对象将在 handler 附着的线程上运行。
*/
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;
}
......
}
sendMessageDelayed 方法中首先检查 delayMillis 是否小于 0，小于 0 则强制赋值为 0。然后接着调用了 sendMessageAtTime，第一个入参还是上面传递下来的 Message 对象，第二个参数是消息处理时间点，这里显然是就是现在的时刻。
在 sendMessageAtTime 方法中先检查 MessageQueue 是否为 null，如果为 null 则构建一个 RuntimeException 对象，打印一条警告级别的 Log，然后此函数返回 false 退出。如果 MessageQueue 不为 null，则调用 enqueueMessage 将相应的 Message 入队。
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
public class Handler {
......
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);
}
......
}
在 enqueueMessage 函数中，首先将 Message target 赋值为当前 Handler 对象，如果 mAsynchronous 为 true，说明支持异步，因此 msg 也要设置对应 flag。最后调用 MessageQueue 的 enqueueMessage 方法入队 msg。
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
public final class Handler {
......
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
......
}
进入 enqueueMessage 方法，首先判断 msg.target 是否为 null，以及 msg 是否正在使用。如果为 null 则抛出 IllegalArgumentException 异常，同理如果在使用中也抛出 IllegalArgumentException 异常。进入 synchronized 同步代码块，把消息插入到队列（按照即将需要处理的时间点排序）。
frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java
public final class MessageQueue {
......
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// 新链表头，唤醒事件队列如果被阻塞了。
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// 插入到队列中间。通常我们不需要唤醒事件队列，除非在队列的头部有一个屏障，
// 并且消息是队列中最早的异步消息。
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;
}
// 我们可以假设 mPtr != 0，因为 mQuitting 是 false。
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
......
}
发送消息的流程到此已经结束了，消息发动到了队列里，处理消息一定是把队列里的消息取出逐个处理了。
MessageQueue 类上的注释指明了 MessageQueue 被 Handler 关联的 Looper 处理了。
翻译过来这段注释的含义如下：
包含 {@link Looper} 要分派的消息列表的低级类。消息不是直接添加到 MessageQueue，而是通过与 Looper 关联的 {@link Handler} 对象添加。
您可以使用 {@link Looper＃myQueue() Looper.myQueue()} 检索当前线程的 MessageQueue。
frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java
/**
* Low-level class holding the list of messages to be dispatched by a
* {@link Looper}. Messages are not added directly to a MessageQueue,
* but rather through {@link Handler} objects associated with the Looper.
*
* <p>You can retrieve the MessageQueue for the current thread with
* {@link Looper#myQueue() Looper.myQueue()}.
*/
public final class MessageQueue {
......
}
用于为线程运行消息循环的类。 默认情况下，线程没有与之关联的消息循环； 要创建一个，请在运行循环的线程中调用 {@link #prepare}，然后 {@link #loop} 使其处理消息，直到循环停止为止。
与消息循环的大多数交互是通过 {@link Handler} 类进行的。
frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java
public final class Looper {
/*
* 此类包含基于 MessageQueue 设置和管理事件循环所需的代码。
* 影响队列状态的 API 应该在 MessageQueue 或 Handler 上定义，而不是在 Looper 本身上定义。
* 例如，在队列上定义了空闲处理程序和同步屏障，而在 Looper 上定义了线程的准备、循环和退出。
*/
private static final String TAG = "Looper";
// 除非您已调用 prepare()，否则 sThreadLocal.get() 将返回 null。
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static Looper sMainLooper; // 受 Looper.class 保护
final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;
private Printer mLogging;
/** 将当前线程初始化为 looper。
* 这使您有机会创建 handler，然后在实际开始循环之前先引用此 looper。
* 确保在调用此方法后调用 {@link #loop()}，并通过调用 {@link #quit()} 结束该方法。
*/
public static void prepare() {
prepare(true);
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
// 每个线程只能创建一个 Looper
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
/**
* 将当前线程初始化为 looper，将其标记为应用程序的主 looper。
* 应用程序的主 looper 是由 Android 环境创建的，因此您无需自己调用此函数。
*/
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
/**
* 返回应用程序的主 looper，该 looper 位于应用程序的主线程中。
*/
public static Looper getMainLooper() {
synchronized (Looper.class) {
return sMainLooper;
}
}
/**
* 在此线程中运行消息队列。确保调用 {@link #quit()} 以结束循环。
*/
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;
// 确保此线程的身份是本地进程的身份，并跟踪该身份令牌的实际含义。
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // 可能会阻塞
if (msg == null) {
// 没有消息表示消息队列正在退出。
return;
}
// 如果 UI 事件设置了记录器，则必须在局部变量中
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);
}
// 确保在分发消息的过程中没有损坏线程的身份。
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.recycleUnchecked();
}
}
/**
* 返回与当前线程关联的 Looper 对象。如果调用线程未与 Looper 关联，则返回 null。
*/
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
/**
* 返回与当前线程关联的 {@link MessageQueue} 对象。
* 必须从运行 Looper 的线程中调用此方法，否则将引发 NullPointerException。
*/
public static @NonNull MessageQueue myQueue() {
return myLooper().mQueue;
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
/**
* 当前线程是是否此 looper 的线程。
*/
public boolean isCurrentThread() {
return Thread.currentThread() == mThread;
}
/**
* 控制此 Looper 处理消息的日志记录。
*/
public void setMessageLogging(@Nullable Printer printer) {
mLogging = printer;
}
/**
* 退出 looper。
* 使 {@link #loop} 方法终止，而不处理消息队列中的更多消息。
* 在请求 looper 退出后，任何将消息发布到队列的尝试都将失败。
* 例如，{@link Handler＃sendMessage(Message)} 方法将返回 false。
* 使用此方法可能是不安全的，因为在 looper 终止之前可能无法传递某些消息。
* 考虑改为使用 {@link #quitSafely}，以确保所有待处理的工作有序地完成。
*/
public void quit() {
mQueue.quit(false);
}
/**
* 安全退出 looper。
*
* 使 {@link #loop} 方法在处理完消息队列中所有已经要传递的剩余消息后立即终止。
* 但是，在循环终止之前，将不会传递将来具有适当时间的未决延迟消息。
* 在请求循环程序退出后，任何将消息发布到队列的尝试都将失败。
*
* 例如，{@link Handler＃sendMessage(Message)} 方法将返回 false。
*/
public void quitSafely() {
mQueue.quit(true);
}
/**
* 获取与此 Looper 关联的线程（Thread）。
*/
public @NonNull Thread getThread() {
return mThread;
}
/**
* 获取此 looper 的消息队列。
*/
public @NonNull MessageQueue getQueue() {
return mQueue;
}
/**
* 转储 looper 的状态以进行调试。
*/
public void dump(@NonNull Printer pw, @NonNull String prefix) {
pw.println(prefix + toString());
mQueue.dump(pw, prefix + " ");
}
@Override
public String toString() {
return "Looper (" + mThread.getName() + ", tid " + mThread.getId()
+ ") {" + Integer.toHexString(System.identityHashCode(this)) + "}";
}
}
到这里答案已经非常清晰了，虽然我们的 App 中没有显式调用 prepareMainLooper() 和 loop()，prepareMainLooper() 的注释也表明是系统自动帮我们调用了。在调用 prepareMainLooper() 方法时，我们会构造 Looper 对象，调用 Looper 构造器的时候创建了关联的 MessageQueue。loop() 方法中首先调用其关联的 MessageQueue 对象 next() 方法，从中获取一条消息，然后在上面我们发送消息的时候给对应的 Message 设置了 target 为发送消息 Handler 本身。接着就会调用 Handler 的 dispatchMessage 方法分发 Message。我们通常会继承 Handler 并实现其 handleMessage 处理自己的逻辑。
在 Demo 中我们实际上发送了一个“包装”了 Runnable 的 Message ，“包装”的时候设置 Message 的 callback 正是对应的 Runnable 对象。接着就会调用 handleCallback 处理对应的 Runnable。其实就是调用 Runnable 的 run 方法。
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
public class Handler {
......
/**
* 子类必须实现这个方法来接收消息。
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}
/**
* 在此处处理系统消息。
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
......
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
......
}
我们在 Demo 中仅仅 new 了一个 Handler 对象，看看发生了什么？
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
public class Handler {
......
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;
}
......
}
答案清晰了，构造函数中先拿到对应的 Looper，Handler（主线程中创建） 使用的 MessageQueue 是从 Looper 对象中获取的。我们在 Looper 类 loop() 方法循环消息的时候，对 Demo 而言，就是在主线程中轮询消息，并处理了对应的 Runnable，也就是说在主线程中调用了 Runnable 的 run 方法，这就是为什么我们可以通过 Handler 从子线程向主线程发送处理 UI 逻辑消息而不报错的原因！
还有一个疑惑没有解决：主线程的 Looper 在哪里创建？
我们知道 ActivityThread 管理应用程序进程中主线程的执行、调度和运行 Activity、广播，以及作为 Activity 管理器请求的其他操作。它的 main 方法如下：
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java
public final class ActivityThread {
......
public static void main(String[] args) {
......
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
......
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
}
上一篇： day2：字符串问题总结
下一篇： java学习笔记 day4
推荐阅读
-
Android如何理解和使用线程与进程（异步消息处理）
-
Android消息处理机制Looper和Handler详解
-
简述android线程间消息处理机制（Looper、Handler和Message）
-
Android AOSP 6.0.1 Handler 如何发送和处理消息？
-
Android如何理解和使用线程与进程（异步消息处理）
-
Android消息处理机制Looper和Handler详解
-
【黑马Android】(05)短信/查询和添加/内容观察者使用/子线程网络图片查看器和Handler消息处理器/html查看器/使用HttpURLConnection采用Post方式请求数据/开源项目_html/css_WEB-ITnose
-
【黑马Android】(05)短信/查询和添加/内容观察者使用/子线程网络图片查看器和Handler消息处理器/html查看器/使用HttpURLConnection采用Post方式请求数据/开源项目_html/css_WEB-ITnose
-
【Android】Handler发送消息之后，消息是如何回到对应的handler处理的