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学习android的一大乐趣是可以通过源码学习google大牛们的设计思想。android源码中包含了大量的设计模式，除此以外，android sdk还精心为我们设计了各种helper类，对于和我一样渴望水平得到进阶的人来说，都太值得一读了。这不，前几天为了了解android的消息处理机制，我看了Looper，Handler，Message这几个类的源码，结果又一次被googler的设计震撼了，特与大家分享。
android的消息处理有三个核心类：Looper,Handler和Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MQ被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此我没将其作为核心类。下面一一介绍：
线程的魔法师 Looper
Looper的字面意思是“循环者”，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单：
public class LooperThread extends Thread { @Override public void run() { // 将当前线程初始化为Looper线程 Looper.prepare(); // ...其他处理，如实例化handler // 开始循环处理消息队列 Looper.loop(); } }
通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！！！是不是很神奇？让我们放慢镜头，看看这两行代码各自做了什么。
1)Looper.prepare()
通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？咱们来看源码。
public class Looper { // 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象 private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); // Looper内的消息队列 final MessageQueue mQueue; // 当前线程 Thread mThread; // 。。。其他属性 // 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程 private Looper() { mQueue = new MessageQueue(); mRun = true; mThread = Thread.currentThread(); } // 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象 public static final void prepare() { if (sThreadLocal.get() != null) { // 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } sThreadLocal.set(new Looper()); } // 其他方法 }
通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。如果你还不清楚什么是ThreadLocal，请参考《理解ThreadLocal》。
2）Looper.loop()
调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：
public static final void loop() { Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ // 这两行没看懂= = 不过不影响理解 Binder.clearCallingIdentity(); final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); // 开始循环 while (true) { Message msg = queue.next(); // 取出message if (msg != null) { if (msg.target == null) { // message没有target为结束信号，退出循环 return; } // 日志。。。 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what ); // 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler msg.target.dispatchMessage(msg); // 还是日志。。。 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( "<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); // 下面没看懂，同样不影响理解 final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); if (ident != newIdent) { Log.wtf("Looper", "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); } // 回收message资源 msg.recycle(); } } }
除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如
Looper.myLooper()得到当前线程looper对象：
public static final Looper myLooper() { // 在任意线程调用Looper.myLooper()返回的都是那个线程的looper return (Looper)sThreadLocal.get(); }
getThread()得到looper对象所属线程：
public Thread getThread() { return mThread; }
quit()方法结束looper循环：
public void quit() { // 创建一个空的message，它的target为NULL，表示结束循环消息 Message msg = Message.obtain(); // 发出消息 mQueue.enqueueMessage(msg, 0); }
到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：
1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal
2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行
3.Looper使一个线程变成Looper线程。
那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面有请Handler！（掌声~~~）
异步处理大师 Handler
什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的。默认的构造方法：
public class handler { final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ final Looper mLooper; // 关联的looper final Callback mCallback; // 其他属性 public Handler() { // 没看懂，直接略过，，， 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()); } } // 默认将关联当前线程的looper mLooper = Looper.myLooper(); // looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用 if (mLooper == null) { throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); } // 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上 mQueue = mLooper.mQueue; mCallback = null; } // 其他方法 }
下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：
public class LooperThread extends Thread { private Handler handler1; private Handler handler2; @Override public void run() { // 将当前线程初始化为Looper线程 Looper.prepare(); // 实例化两个handler handler1 = new Handler(); handler2 = new Handler(); // 开始循环处理消息队列 Looper.loop(); } }
加入handler后的效果如下图：
可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！
Handler发送消息
有了handler之后，我们就可以使用 post(Runnable), postAtTime(Runnable, long),postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int),sendMessage(Message),sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：
// 此方法用于向关联的MQ上发送Runnable对象，它的run方法将在handler关联的looper线程中执行 public final boolean post(Runnable r) { // 注意getPostMessage(r)将runnable封装成message return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); } private final Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); //得到空的message m.callback = r; //将runnable设为message的callback， return m; } public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { boolean sent = false; MessageQueue queue = mQueue; if (queue != null) { msg.target = this; // message的target必须设为该handler！ sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); } else { RuntimeException e = new RuntimeException( this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue"); Log.w("Looper", e.getMessage(), e); } return sent; }
其他方法就不罗列了，总之通过handler发出的message有如下特点：
1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码
msg.target.dispatchMessage(msg);
2.post发出的message，其callback为Runnable对象
Handler处理消息
说完了消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的，见源码
// 处理消息，该方法由looper调用 public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { // 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！ handleCallback(msg); } else { // 如果handler本身设置了callback，则执行callback if (mCallback != null) { /* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。见http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */ if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } // 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage handleMessage(msg); } } // 处理runnable消息 private final void handleCallback(Message message) { message.callback.run(); //直接调用run方法！ } // 由子类实现的钩子方法 public void handleMessage(Message msg) { }
可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！
Handler的用处
我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：
1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。
2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。
这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)
下面给出sample代码，仅供参考：
public class TestDriverActivity extends Activity { private TextView textview; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); textview = (TextView) findViewById(R.id.textview); // 创建并启动工作线程 Thread workerThread = new Thread(new SampleTask(new MyHandler())); workerThread.start(); } public void appendText(String msg) { textview.setText(textview.getText() + "\n" + msg); } class MyHandler extends Handler { @Override public void handleMessage(Message msg) { String result = msg.getData().getString("message"); // 更新UI appendText(result); } } } public class SampleTask implements Runnable { private static final String TAG = SampleTask.class.getSimpleName(); Handler handler; public SampleTask(Handler handler) { super(); this.handler = handler; } @Override public void run() { try { // 模拟执行某项任务，下载等 Thread.sleep(5000); // 任务完成后通知activity更新UI Message msg = prepareMessage("task completed!"); // message将被添加到主线程的MQ中 handler.sendMessage(msg); } catch (InterruptedException e) { Log.d(TAG, "interrupted!"); } } private Message prepareMessage(String str) { Message result = handler.obtainMessage(); Bundle data = new Bundle(); data.putString("message", str); result.setData(data); return result; } }
当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》
封装任务 Message
在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：
1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。
2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存
3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。
