Android源碼分析-消息隊列和Looper

 

前言

上周對Android中的事件派發機制進行了分析，這次博主要對消息隊列和Looper的源碼進行簡單的分析。大家耐心看下去，其實消息隊列的邏輯比事件派發機制簡單多了，所以大家肯定會很容易看懂的。

概念

1. 什麼是消息隊列

消息隊列在android中對應MessageQueue這個類，顧名思義，消息隊列中存放了大量的消息（Message）

2.什麼是消息

消息（Message）代表一個行為（what）或者一串動作（Runnable），有兩處會用到Message：Handler和Messenger

3.什麼是Handler和Messenger

Handler大家都知道，主要用來在線程中發消息通知ui線程更新ui。Messenger可以翻譯為信使，可以實現進程間通信（IPC），Messenger采用一個單線程來處理所有的消息，而且進程間的通信都是通過發消息來完成的，感覺不能像AIDL那樣直接調用對方的接口方法（具體有待考證），這是其和AIDL的主要區別，也就是說Messenger無法處理多線程，所有的調用都是在一個線程中串行執行的。Messenger的典型代碼是這樣的：new Messenger(service).send(msg)，它的本質還是調用了Handler的sendMessage方法

4.什麼是Looper

Looper是循環的意思，它負責從消息隊列中循環的取出消息然後把消息交給目標處理

5.線程有沒有Looper有什麼區別？

線程如果沒有Looper，就沒有消息隊列，就無法處理消息，線程內部就無法使用Handler。這就是為什麼在子線程內部創建Handler會報錯：Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()，具體原因下面再分析。

6.如何讓線程有Looper從而正常使用Handler？

在線程的run方法中加入如下兩句：

Looper.prepare();

Looper.loop();

這一切不用我們來做，有現成的，HandlerThread就是帶有Looper的線程。

想用線程的Looper來創建Handler，很簡單，Handler handler = new Handler(thread.getLooper())，有了上面這幾步，你就可以在子線程中創建Handler了，好吧，其實android早就為我們想到這一點了，也不用自己寫，IntentService把我們該做的都做了，我們只要用就好了，具體怎麼用後面再說。

消息隊列和Looper的工作機制

一個Handler會有一個Looper，一個Looper會有一個消息隊列，Looper的作用就是循環的遍歷消息隊列，如果有新消息，就把新消息交給它的目標處理。每當我們用Handler來發送消息，消息就會被放入消息隊列中，然後Looper就會取出消息發送給它的目標target。一般情況，一個消息的target是發送這個消息的Handler，這麼一來，Looper就會把消息交給Handler處理，這個時候Handler的dispatchMessage方法就會被調用，一般情況最終會調用Handler的handleMessage來處理消息，用handleMessage來處理消息是我們常用的方式。

源碼分析

1. Handler發送消息的過程

 

    public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }
	
	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);
	}
	
	private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        //這裡msg被加入消息隊列queue
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

2.Looper的工作過程

   public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException(No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.);
        }
        //從Looper中取出消息隊列
        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();

        //死循環，循環的取消息，沒有新消息就會阻塞
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block 這裡會被阻塞，如果沒有新消息
            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);
            }

            //將消息交給target處理，這個target就是Handler類型
            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();
        }
    }

3.Handler如何處理消息

 

    /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }
    
    /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            //這個方法很簡單，直接調用msg.callback.run();
            handleCallback(msg);
        } else {
            //如果我們設置了callback會由callback來處理消息
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            //否則消息就由這裡來處理，這是我們最常用的處理方式
            handleMessage(msg);
        }
    }

我們再看看msg.callback和mCallback是啥東西

 

/*package*/ Runnable callback;

現在已經很明確了，msg.callback是個Runnable，什麼時候會設置這個callback：handler.post(runnable)，相信大家都常用這個方法吧

 

 /**
 * Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
 * having to implement your own subclass of Handler.
 *
 * @param msg A {@link android.os.Message Message} object
 * @return True if no further handling is desired
 */
public interface Callback {
	public boolean handleMessage(Message msg);
}
	
final Callback mCallback;

而mCallback是個接口，可以這樣來設置 Handler handler = new Handler(callback)，這個callback的意義是什麼呢，代碼裡面的注釋已經說了，可以讓你不用創建Handler的子類但是還能照樣處理消息，恐怕大家常用的方式都是新new一個Handler然後override其handleMessage方法來處理消息吧，從現在開始，我們知道，不創建Handler的子類也可以處理消息。多說一句，為什麼創建Handler的子類不好？這是因為，類也是占空間的，一個應用class太多，其占用空間會變大，也就是應用會更耗內存。

HandlerThread簡介

 

    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }

HandlerThread繼承自Thread，其在run方法內部為自己創建了一個Looper，使用上HandlerThread和普通的Thread不一樣，無法執行常見的後台操作，只能用來處理新消息，這是因為Looper.loop()是死循環，你的code根本執行不了，不過貌似你可以把你的code放在super.run()之前執行，但是這好像不是主流玩法，所以不建議這麼做。

 

IntentService簡介

    public void onCreate() {
        // TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock
        // during processing, and to have a static startService(Context, Intent)
        // method that would launch the service & hand off a wakelock.

        super.onCreate();
        HandlerThread thread = new HandlerThread(IntentService[ + mName + ]);
        thread.start();

        mServiceLooper = thread.getLooper();
        mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
    }

IntentService繼承自Service，它是一個抽象類，其被創建的時候就new了一個HandlerThread和ServiceHandler，有了它，就可以利用IntentService做一些優先級較高的task，IntentService不會被系統輕易殺掉。使用IntentService也是很簡單，首先startService(intent)，然後IntentService會把你的intent封裝成Message然後通過ServiceHandler進行發送，接著ServiceHandler會調用onHandleIntent(Intent intent)來處理這個Message，onHandleIntent(Intent intent)中的intent就是你startService(intent)中的intent，ok，現在你需要做的是從IntentService派生一個子類並重寫onHandleIntent方法，然後你只要針對不同的intent做不同的事情即可，事情完成後IntentService會自動停止。所以，IntentService是除了Thread和AsyncTask外又一執行耗時操作的方式，而且其不容易被系統干掉，建議關鍵操作采用IntentService。

在子線程創建Handler為什麼會報錯？

 

    public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class 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());
            }
        }
        //獲取當前線程的Looper
        mLooper = Looper.myLooper();
        //報錯的根本原因是：當前線程沒有Looper
        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;
    }

如何避免這種錯誤：在ui線程使用Handler或者給子線程加上Looper。