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| Android中的消息机制 |
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Android中的消息机制
执行耗时的操作，比如网络请求，IO操作等，需要在子线程中运行，不然会阻塞主线程。
而执行完网络请求等耗时操作后通常需要更新UI，如果在子线程中更新UI，那么程序会崩溃。因为Android的UI是线程不安全的。
解决的方案是只需把更新UI的操作切换到主线程即可，这时就轮到Handler出场了，相信大家都对Handler的用法很熟悉了。当我们在子线程向服务端拉取数据后，主线程是不知道的，这时handler在子线程发送一个消息到主线程告诉主线程：我已经请求数据完毕，现在你要更新UI了。然后handlerMessage方法接收到消息即可处理数据更新UI。
这一切都是那么的自然。
Android中的消息机制，由四个角色承担。分别是Handler，Looper（消息循环），MessageQueue（消息队列），Thread。
看到下图这四个角色的关联，先有一个大概的认识
那接下来就从源码（Api-23）的角度一起来学习消息机制吧
先从handler对象的创建开始，接着再分析handler怎么发送消息。
我们通常在主线程中创建handler，看看他的构造方法。
publicHandler(){
this(null,false);
}
可以看到这个无参数的构造方法，内部使用this关键字调用含有两个参数的构造方法。那就找到两个参数的构造方法，源码如下：
publicHandler(Callbackcallback,booleanasync){
if(FIND_POTENTIAL_LEAKS){
finalClassklass=getClass();
if((klass.isAnonymousClass()||klass.isMemberClass()||klass.isLocalClass())&&
(klass.getModifiers()&Modifier.STATIC)==0){
Log.w(TAG,"ThefollowingHandlerclassshouldbestaticorleaksmightoccur:"+
klass.getCanonicalName());
}
}
mLooper=Looper.myLooper();
if(mLooper==null){
thrownewRuntimeException(
"Can''tcreatehandlerinsidethreadthathasnotcalledLooper.prepare()");
}
mQueue=mLooper.mQueue;
mCallback=callback;
mAsynchronous=async;
}
可以看到Looper调用myLooper方法获取到Looper对象，如果mLooper==null的话，会抛出
Can''tcreatehandlerinsidethreadthathasnotcalledLooper.prepare()
的异常。大概的意思就是无法在没有调用Looper.prepare()的线程中创建handler。
我在刚开始学习Handler的时候经常会遇到这个错误。不急，等下在分析到底为什么，现在我们只需要知道如果Looper.myLooper()没有获取到Looper对象的话就会报这个错。
到了这里，Handler和Looper就建立起了关联。接着往下看完最后几行代码
mQueue=mLooper.mQueue;
从Looper对象中取出MessageQueue对象并赋值。MessageQueue就是消息队列，那么他里面存储着很多消息吗？
到了这一步，Handler通过Looper与MessageQueue也建立起了关联。
我们跟踪Looper的myLooper方法进去，解决为什么会抛出Can’tcreatehandlerinsidethreadthathasnotcalledLooper.prepare()异常。
myLooper方法源码如下：
publicstatic@NullableLoopermyLooper(){
returnsThreadLocal.get();
}
只有一行代码，从线程中取出Looper对象，那么我们有理由相信，这个ThreadLocal是通过set方法把Looper对象设置进去的。
想一想ThreadLocal在哪里把Looper对象设置进去了呢。回到刚才想要解决的问题：Can’tcreatehandlerinsidethreadthathasnotcalledLooper.prepare()。那会不会是Looper的prepare方法呢？
publicstaticvoidprepare(){
prepare(true);
}
prepare方法调用了它的一个参数的重载，那么我们就看看那个重载的方法
privatestaticvoidprepare(booleanquitAllowed){
if(sThreadLocal.get()!=null){
thrownewRuntimeException("OnlyoneLoopermaybecreatedperthread");
}
sThreadLocal.set(newLooper(quitAllowed));
}
找到了线索，ThreadLocal确实是在Looper的prepare方法里把Looper对象设置进去的，而且从第一行的判断可以知道，一个线程只有一个Looper对象。
到了这里，Looper与ThreadLocal建立起了关联。可以看下Looper的构造方法
privateLooper(booleanquitAllowed){
mQueue=newMessageQueue(quitAllowed);
mThread=Thread.currentThread();
}
创建了一个MessageQueue对象。
好，结合我们的分析可以知道，如果Looper没有调用prepare方法，ThreadLocal的get方法就会返回空，那么Looper.myLooper()也会返回空，所以就抛出了Can''tcreatehandlerinsidethreadthathasnotcalledLooper.prepare()的异常。
那么问题又来了，我们写程序时好像没有手动调用Looper.prepare()吧，也不会抛出异常。前面提到，我们通常都是在主线程，也就是UI线程中创建handler的。而在主线程中，系统已经为我们创建了一个Looper对象，所以不会抛出异常了。。。而那些会抛出异常报错的情况，是在子线程中创建的handler，但是又没有调用Looper.prepare()去创建Looper对象。
继续前进。那就来看看，主线程在什么时候创建了Looper对象吧。
在ActivityThread的main方法，这个方法是应用程序的入口。
main方法的源码如下：
publicstaticvoidmain(String[]args){
//代码省略
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThreadthread=newActivityThread();
thread.attach(false);
if(sMainThreadHandler==null){
sMainThreadHandler=thread.getHandler();
}
if(false){
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG,"ActivityThread"));
}
//EndofeventActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
thrownewRuntimeException("Mainthreadloopunexpectedlyexited");
}
找到了Looper.prepareMainLooper()，这和Looper.prepare()太像了吧，跟进去看看
publicstaticvoidprepareMainLooper(){
prepare(false);
synchronized(Looper.class){
if(sMainLooper!=null){
thrownewIllegalStateException("ThemainLooperhasalreadybeenprepared.");
}
sMainLooper=myLooper();
}
}
又兜了回来，还是调用了prepare方法的。所以主线程是已经创建了一个Looper对象的。
Handler的创建过程分析完毕，现在总算搞明白了。
那先总结一下，Handler的创建是依赖于Looper的。而主线程是默认创建了一个Looper对象的。每一个Looper会关联一个线程（ThreadLocal中封装了Looper)。每一个Looper中又会封装一个消息队列。
这样一来，handler，Looper，MessageQueue，Thread四个角色就关联了起来，你中有我，我中有你。
handler在主线程中创建，是因为要和主线程的消息队列关联起来，那样handler的handleMessage方法才会在主线程中执行，那么这样在更新UI就是线程安全的了。
接着继续吧，还很多问题没有解决
相信你更想了解Handler是怎么发送消息的。通常我们是创建一个Message对象，并将一些从服务端拉取的数据，标记，参数等赋值到Message的一些字段what，arg1，obj等，handler调用sendMessage方法发送，就能将这个数据发送到主线程，然后在handlerMessage方法处理更新UI即可。
那我们就从handler的sendMessage方法开始寻找信息
publicfinalbooleansendMessage(Messagemsg)
{
returnsendMessageDelayed(msg,0);
}
sendMessage会调用sendMessageDelayed方法并将message对象传进去，第二个参数是延时时间，使用sendMessage方法时默认为0的。
那么来到sendMessageDelayed方法
publicfinalbooleansendMessageDelayed(Messagemsg,longdelayMillis)
{
if(delayMillis<0){
delayMillis=0;
}
returnsendMessageAtTime(msg,SystemClock.uptimeMillis()+delayMillis);
}
兜兜转转，最终会调用sendMessageAtTime方法，并将message对象传进。
继续跟进sendMessageAtTime方法，
publicbooleansendMessageAtTime(Messagemsg,longuptimeMillis){
MessageQueuequeue=mQueue;
if(queue==null){
RuntimeExceptione=newRuntimeException(
this+"sendMessageAtTime()calledwithnomQueue");
Log.w("Looper",e.getMessage(),e);
returnfalse;
}
returnenqueueMessage(queue,msg,uptimeMillis);
}
上面分析了，在创建Looper对象的时候，会创建一个MessageQueue，所以只要Looper是正常创建的话，消息队列是不为空的。
那么到最后一行的enqueueMessage方法，源码如下：
privatebooleanenqueueMessage(MessageQueuequeue,Messagemsg,longuptimeMillis){
msg.target=this;
if(mAsynchronous){
msg.setAsynchronous(true);
}
returnqueue.enqueueMessage(msg,uptimeMillis);
}
可以看到最后一行调用了MessageQueue的enqueueMessage方法。
注意：上面贴出的enqueueMessage是Handler的方法，不是MessageQueue的，只是做了一层包装而已，真正的入队消息队列的操作当然是在MessageQueue中。而且从第一行的msg.target=this中可以知道，msg的target字段，其实就是handler。
MessageQueue的enqueueMessage方法源码如下：
booleanenqueueMessage(Messagemsg,longwhen){
if(msg.tawww.shanxiwang.netrget==null){
thrownewIllegalArgumentException("Messagemusthaveatarget.");
}
if(msg.isInUse()){
thrownewIllegalStateException(msg+"Thismessageisalreadyinuse.");
}
synchronized(this){
if(mQuitting){
IllegalStateExceptione=newIllegalStateException(
msg.target+"sendingmessagetoaHandleronadeadthread");
Log.w(TAG,e.getMessage(),e);
msg.recycle();
returnfalse;
}
msg.markInUse();
msg.when=when;
Messagep=mMessages;
booleanneedWake;
if(p==null||when==0||when
//Newhead,wakeuptheeventqueueifblocked.
msg.next=p;
mMessages=msg;
needWake=mBlocked;
}else{
//Insertedwithinthemiddleofthequeue.Usuallywedon''thavetowake
//uptheeventqueueunlessthereisabarrierattheheadofthequeue
//andthemessageistheearliestasynchronousmessageinthequeue.
needWake=mBlocked&&p.target==null&&msg.isAsynchronous();
Messageprev;
for(;;){
prev=p;
p=p.next;
if(p==null||when
break;
}
if(needWake&&p.isAsynchronous()){
needWake=false;
}
}
msg.next=p;//invariant:p==prev.next
prev.next=msg;
}
//WecanassumemPtr!=0becausemQuittingisfalse.
if(needWake){
nativeWake(mPtr);
}
}
returntrue;
}
Messagequeue中有一个对象mMessage用于指向当前传进的msg，即最新的消息。而刚才的sendMessageAtTime(Messagemsg,longuptimeMillis)方法，第二个参数指定了时间，然后在这里按照这个uptimeMillis来进行消息的排序，而我分析的结果msg.next是指向下一个消息，这样每一个消息都是按照时间的排序关联了起来，排在前面的消息指向了排在后面的消息。
以上是进入消息队列的分析，handler调用sendMessage方法的最终将message对象传进messagequeue。
完毕，那么消息是怎么从消息队列出来的呢？
这时我们要回看ActiviryThread的main方法，去寻找点线索。源码在上面已贴出。
发现了倒数第二行的Looper.loop()，简单理解就是消息循环执行循环操作。
这里一定能满足我们的好奇心。那么跟进。loop方法的源码如下：
publicstaticvoidloop(){
finalLooperme=myLooper();
if(me==null){
thrownewRuntimeException("NoLooper;Looper.prepare()wasn''tcalledonthisthread.");
}
finalMessageQueuequeue=me.mQueue;
//Makesuretheidentityofthisthreadisthatofthelocalprocess,
//andkeeptrackofwhatthatidentitytokenactuallyis.
Binder.clearCallingIdentity();
finallongident=Binder.clearCallingIdentity();
for(;;){
Messagemsg=queue.next();//mightblock
if(msg==null){
//Nomessageindicatesthatthemessagequeueisquitting.
return;
}
//Thismustbeinalocalvariable,incaseaUIeventsetsthelogger
Printerlogging=me.mLogging;
if(logging!=null){
logging.println(">>>>>Dispatchingto"+msg.target+""+
msg.callback+":"+msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
if(logging!=null){
logging.println("<<<<
}
//Makesurethatduringthecourseofdispatchingthe
//identityofthethreadwasn''tcorrupted.
finallongnewIdent=Binder.clearCallingIdentity();
if(ident!=newIdent){
Log.wtf(TAG,"Threadidentitychangedfrom0x"
+Long.toHexString(ident)+"to0x"
+Long.toHexString(newIdent)+"whiledispatchingto"
+msg.target.getClass().getName()+""
+msg.callback+"what="+msg.what);
}
msg.recycleUnchecked();
}
}
抓重点看就好。首先是调用myLooper方法获取到Looper对象，这里是没问题的，那就继续
MessageQueuequeue=me.mQueue
然后从Looper对象中取出关联的消息队列，
接着进入了一个死循环，调用messagequeue的next方法取出message对象。这个next方法我没看懂，所以不贴源码出来分析了，反正next方法的作用就是取出message对象的。有兴趣的同学自己去研究研究吧。
到这里可以总结一下：通过Looper.prepare()来创建Looper（消息循环）对象，然后通过Looper.loop()来执行消息循环，Looper.prepare()和Looper.loop()通常是成对出现的。
好，回来继续
经过一系列的判断后会来到这里，很重点
msg.target.dispatchMessage(msg);
上面已经分析，msg.target就是handler，那么这行代码的意义就是调用handler的dispatchMessgage的方法去分发消息，
那么看到dispatchMessage的方法源码，相信谜底就要揭开了
publicvoiddispatchMessage(Messagemsg){
if(msg.callback!=null){
handleCallback(msg);
}else{
if(mCallback!=null){
if(mCallback.handleMessage(msg)){
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
从上述的代码跟踪中，都没有发现给message的callback字段赋值，那么我们就先不搭理，默认callback为空，那么就一定会来到handleMessage方法。
message对象传递到了handleMessage方法。
/
Subclassesmustimplementthistoreceivemessages.
/
publicvoidhandleMessage(Messagemsg){
}
handleMessage是一个空方法，需要我们去重写。
至此，海阔天空。完美的从子线程切换到主线程，我不得不说Android的源码设计是多么精彩。
以上就是handler使用sendMessage方法发送消息的源码分析。
为什么我会这么说呢？因为handler还有一种方法可以发送消息，是post方法，理解这个方法。可以解决刚才没搭理的那个message的callback字段的问题。看到post方法源码
publicfinalbooleanpost(Runnabler)
{
returnsendMessageDelayed(getPostMessage(r),0);
}
接收一个实现了Runable接口的对象，然后将其传进getPostMessage()方法。跟进getPostMessage()方法看看
privatestaticMessagegetPostMessage(Runnabler){
Messagem=Message.obtain();
m.callback=r;
returnm;
}
其实就是将Runable包装成message的callback嘛。
所以，如果我们使用post方法发送消息，callback字段是不为空的，那么就会执行handleCallback()方法，而不是执行handleMessage方法了。
handleCallback方法源码如下：
privatestaticvoidhandleCallback(Messagemessage){
message.callback.run();
}
直接是调用run方法，表明我们直接在run方法里进行UI操作就行了。
我们发现不管是使用post方法还是sendMessage方法来发送消息，最终都会调用sendMessageDelayed方法。handler将消息追加到消息队列中的过程都是一样的，然后Looper不断的从MessageQueue中取出消息，并由handler去分发消息，处理消息，这样就构成了完善的Android消息机制体系。
呼，终于结束了，搞定了Android的消息机制，才能更深刻的理解Android中的多线程。以后的时间里一起打怪升级。
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