ThreadLocal、Looper、Handler、MessageQueue

一、ThreadLocal

    线程局部存储（ThreadLocalStorage）当从同一线程中引用该变量时，其值总是相同；而从不同的线程中引用该变量时，其值应该不同。

        作用域：

方法成员变量：仅在方法内部有效

类成员变量：仅在对象内部有效

线程局部存储（TLS）变量：在本线程内的任何对象内保持一致

静态变量：在本进程内的任何对象内保持一致

跨进程通信（IPC）变量：一般使用 Binder 定义，在所有进程中保持

 

二、Looper

./frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java

作用：

    1、调用该类中的静态方法 prepare() 创建一个消息队列

     在 Looper 的静态方法 prepare() 中，给线程局部存储变量中添加一个新的 Looper 对象：

    public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper());
    }

    Looper 的构造方法中创建了一个 MessageQueue 对象：

    private Looper() {
        mQueue = new MessageQueue();
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
    }

   2、提供静态方法 loop() ，使调用该方法的线程进行无限循环，并从消息队列中读取消息

    对程序员来讲，当需要把一个线程变为异步消息处理线程时，应该在 Thread 类的 run() 方法中先调用 Looper.prepare() 为该线程创建一个 MessageQueue 对象，然后再调用 Looper.loop() 方法，使当前线程进入消息处理循环

    

public static final void loop() {
    Looper me = myLooper();
    MessageQueue queue = me.mQueue;
    while (true) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        //if (!me.mRun) {
        //    break;
        //}

        if (msg != null) {
            if (msg.target == null) {
                // No target is a magic identifier for the quit message.
                return;
            }
            if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
                    ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
                    + msg.callback + ": " + msg.what
            );
            
            msg.target.dispatchMessage(msg);

            if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
                    "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "
                    + msg.callback);

                msg.recycle();
         }
     }
}

1）调用 myLooper() 函数返回当前线程的 Looper对象，调用 sThreadLocal.get() 方法返回当前线程 ID 对应的 Looper 对象

    public static final Looper myLooper() {
        return (Looper)sThreadLocal.get();
    }

2）通过 Looper 对象获取线程的消息队列

MessageQueue queue = me.mQueue;

3）进入 while 无限循环

    （1）调用MessageQueue 对象的 next() 方法取出队列中的消息（如果当前队列为空，则当前线程会被挂起，也就是说 next() 内部会暂停当前线程）

Message msg = queue.next(); 

    （2）回调 dispatchMessage(msg) 完成对消息的处理。msg 变量的类型是 Message， msg.target 的类型是 Handler

msg.target.dispatchMessage(msg);

    （3）处理完消息后，调用 msg.recycle() 回收 Message 对象占用的系统资源。因为 Message 类内部使用了一个数据池保存 Message 对象，从而避免不停的创建和删除 Message 对象，因此每次处理完该消息后需要将 Message 对象表明为空闲状态

 

三、MessageQueue

./frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

1、消息在 MessageQueue 中以 Message 表示，消息以链表的结构进行保存

2、MessageQueue 中两个主要的方法“取出消息”和“添加消息”

    1）取出消息 next()

    final Message next() {
            ...
            // Try to retrieve the next message, returning if found.
            synchronized (this) {
                now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message msg = pullNextLocked(now);
                if (msg != null) return msg;
                if (tryIdle && mIdleHandlers.size() > 0) {
                    idlers = mIdleHandlers.toArray();
                }
            }
            ...
    }

    2）添加消息 enquenceMessage()

    

final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        ...
        synchronized (this) {
            ...

            msg.when = when;
            //Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);
            Message p = mMessages;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                this.notify();
            } else {
                Message prev = null;
                while (p != null && p.when <= when) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                }
                msg.next = prev.next;
                prev.next = msg;
                this.notify();
            }
        }
        return true;
    }

 

四、Handler

./frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java

       1、尽管 MessageQueue 提供了直接读/写的函数接口，但对于应用程序员而言一般不直接读/写消息队列。在Looper.loop() 函数中，当取出消息后回调 msg.target 的 handleMessage() 方法，而 msg.target 的类型正是 Handler。

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

       我们一般用 Handler 类向消息队列中发送消息，并重载 Handler 类的 handleMessage() 函数添加消息处理代码。

       2、Handler 对象只能添加到有消息队列的线程中，否则发生异常

mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
    throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}

       因此，在构造 Handler 对象前必须已经执行过 Looper.prepare() ，但 Looper.prepare() 不能被执行两次。

 

五、UI线程和自定义 Thread的区别

1、UI线程是从 ActivityThread 运行的，在 ActivityThread 中的 main() 方法中已经使用 Looper.prepareMainLooper() 为线程添加了 Looper 对象（即已经创建了消息队列MessageQueue）

2、自定义 Thread 是一个裸线程，因此不能直接在 Thread 中定义 Handler对象