Android源码分析--Handler机制的实现与工作原理

转载请说明出处：http://blog.csdn.net/u010177022/article/details/62933510

Handler机制在Android中是一个非常重要的知识点，在我们的平常开发中也是经常使用到的。在Android的面试中Handler机制更是必考的题目，而且题目也很单一：请说说Handler、Looper、MessageQueue之间的关系。这个问题无论是我去面试还是我面试别人，都会问到的一个问题。如果你遇到了这个问题，你只是简单的说一下它们是什么什么关系，那是远远不够的。这道题考察的无非就是你对Handler机制的实现和它的工作原理的了解。下面我们就通过Handler机制的工作流程图和源码来详细分析Handler实现细节和工作原理。
下面想看Handler的工作流程图：(第一次画图，有点丑，凑合着看吧)

Handler的工作流程.png

因为Handler的主要作用就是线程切换，所以在图中我把Handler线程变化也画了出来。从这张图我们能看出几点信息：
1、Handler负责消息的发送和处理：Handler发送消息给MessageQueue和接收Looper返回的消息并且处理消息。
2、Looper负责管理MessageQueue：Looper会不断地从MessageQueue取出消息，交给Handler处理。
3、MessageQueue是消息队列(实时上它是用链表实现的)，负责存放Handler发送过来消息。
4、一个Looper对应一个线程(自己所在的线程,如：线程B)。Looper的loop()方法运行在自己所在的线程(线程B)中，当Handler在线程A发送一条消息存放到MessageQueue时，Looper的loop()方法在线程B把消息取出来，并交给Handler处理，所以Handler的处理消息的方法是运行在Looper所在的线程(线程B)的。由于多个线程之间共享内存空间，所以Handler可以在线程A把消息存放到MessageQueue，Looper可以在线程B把消息取出来，一存一取之间就实现了线程的切换。
现在我们了解了Handler的工作流程和线程切换原理。那么它在源码中又是如何去实现的呢？
从使用的角度看，我们要使用Handler首先要得到一个Handler对象，那么我们就从最简单的new Handler()作为入口，来分析它的源码。

    public Handler() {
        this(null, false);
    }

    public Handler(Callback callback, boolean async) {
        //获取Looper对象
        mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        //获取Looper对象的mQueue属性，mQueue就是MessageQueue对象。
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

在Handler的构造方法中，首先通过Looper.myLooper()方法获取当前线程的Looper对象，如果Looper对象为空，就抛出异常，说当前线程还没有调用Looper.prepare()方法。如果Looper不为空，Handler就会持有Looper的MessageQueue对象mQueue。
我们再看Looper.myLooper()和Looper.prepare()两个方法：

    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

    //创建当前线程的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));
    }

    //获取当前线程的Looper对象
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

这里有一个很关键的类：ThreadLocal，它一个线程内部的数据存储类，通过它存储的数据只有在它自己的线程才能获取到，其他线程是获取不到的。所以sThreadLocal.get()获取的就是当前线程的Looper对象。在Looper.prepare()方法中我们看到了如果当前线程已经有Looper对象，就会抛出异常，说一个线程只能创建一个Looper对象，所以Looper对象与自己所在的线程是相对应的。
再看Looper的构造方法：

    private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }

Looper的构造方法是私有的，外界不能直接创建Looper对象，只能通过Looper.prepare()方法创建对象并且通过Looper.myLooper()获取对象，这就保证了一个线程只能有一个Looper对象。Looper.prepare()不能调用两次。
在Looper的构造方法中会创建一个MessageQueue对象，这个就是负责存放消息的消息队列，也就是Handler所持有的mQueue 对象。它是由Looper创建和管理的。
看完了Handler、Looper和MessageQueue对象的创建，接着看消息的发送：
Handler发送消息的方法有很多，但无论你是send一个Message还是post一个Runnable；无论你是延时发送还是不延时发送，最终都会调用Handler的enqueueMessage()方法。

   private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        //把this赋值给msg的target属性，this就是Handler对象。
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        //把消息存放到MessageQueue 
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

这里直接把消息存放到MessageQueue 就完事了。那么消息又是从哪里被取出来的呢？
Looper里有一个Looper.loop()方法，我们看一下它的源码。

public static void loop() {

        final MessageQueue queue = me.mQueue;
        //一个死循环
        for (;;) {
            //从MessageQueue中取出一条消息
            Message msg = queue.next(); 
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }
            //把消息交给Handler处理。
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        }
    }

从上面的代码中我们看到loop()会开启一个死循环，不断地从MessageQueue中取出消息并交给Handler处理。在前面的enqueueMessage()方法中我们知道了msg.target就是发送消息的Handler对象。
这里有同学可能会有疑问：上面的代码中明明如果(msg == null)，就退出方法，为什么我还说loop()里面是个死循环呢？这是因为MessageQueue的next()方法取出消息的时候，如果没有消息，next()方法会阻塞线程，直到MessageQueue有消息进来，然后取出消息并返回。所以queue.next()一般不会返回null，除非调用Looper的quit()或者quitSafely()方法结束消息轮询，queue.next()才会返回null，才会结束循环。

    public void quit() {
        mQueue.quit(false);
    }
    public void quitSafely() {
        mQueue.quit(true);
    }

最后我们来看一下消息的处理：Handler的dispatchMessage(msg)方法。

public void dispatchMessage(Message msg) {
        //如果Message有自己的callback，就由Message的callback处理
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
             //如果Handler有自己的mCallback，就由Handler的mCallback处理
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            //默认的处理消息的方法
            handleMessage(msg);
        }
    }

处理消息的方法有三个：
1、优先级最高的是Message自己的callback，这是一个Runnable对象，我们用Handler post一个Runnable的时候，其实就是把这个Runnable赋值个一个Message对象的callback，然后把Message对象发送给MessageQueue。
2、优先级第二的是Handler自己的mCallback，在我们创建一个Handler对象的使用可以传一个Handler.Callback对象给它并实现Callback里的handleMessage(msg)方法，作为我们的消息处理方法。
3、优先级最低的是Handler自己的handleMessage(msg)方法，这也是我们最常用的消息处理方法。

到这里我们的分析就结束了，现在你对Handler机制是不是有了深刻的认识呢。

Android源码分析--Handler机制的实现与工作原理

猜你喜欢