深入理解Android消息处理系统——Looper、Handler、Thread

熟悉Windows编程的朋友可能知道Windows程序是消息驱动的，并且有全局的消息循环系统。而 Android应用程序也是消息驱动的，按道理来说也应该提供消息循环机制。实际上谷歌参考了Windows的消息循环机制，也在Android系统中实 现了消息循环机制。Android通过Looper、Handler来实现消息循环机制，Android消息循环是针对线程的（每个线程都可以有自己的消 息队列和消息循环）。本文深入介绍一下Android消息处理系统原理。

    Android系统中Looper负责管理线程的消息队列和消息循环，具体实现请参考Looper的源码。 可以通过Loop.myLooper()得到当前线程的Looper对象，通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的 Looper对象。

    前面提到Android系统的消息队列和消息循环都是针对具体线程的，一个线程可以存在（当然也可以不存在）一个消息队列和一个消息循环 （Looper），特定线程的消息只能分发给本线程，不能进行跨线程，跨进程通讯。但是创建的工作线程默认是没有消息循环和消息队列的，如果想让该线程具 有消息队列和消息循环，需要在线程中首先调用Looper.prepare()来创建消息队列，然后调用Looper.loop()进入消息循环。如下例 所示：

  class LooperThread extends Thread {
      public Handler mHandler;

      public void run() {
          Looper.prepare();

          mHandler = new Handler() {
              public void handleMessage(Message msg) {
                  // process incoming messages here
              }
          };

          Looper.loop();
      }
  }

这样你的线程就具有了消息处理机制了，在Handler中进行消息处理。

     Activity是一个UI线程，运行于主线程中，Android系统在启动的时候会为Activity创建一个消息队列和消息循环（Looper）。详细实现请参考ActivityThread.java文件。

     Handler的作用是把消息加入特定的（Looper）消息队列中，并分发和处理该消息队列中的消息。构造Handler的时候可以指定一个Looper对象，如果不指定则利用当前线程的Looper创建。详细实现请参考Looper的源码。

     Activity、Looper、Handler的关系如下图所示：

     一个Activity中可以创建多个工作线程或者其他的组件，如果这些线程或者组件把他们的消息放入Activity的主线程消息队列，那么该消息就会在 主线程中处理了。因为主线程一般负责界面的更新操作，并且Android系统中的weget不是线程安全的，所以这种方式可以很好的实现Android界 面更新。在Android系统中这种方式有着广泛的运用。

     那么另外一个线程怎样把消息放入主线程的消息队列呢？答案是通过Handle对象，只要Handler对象以主线程的Looper创建，那么调用 Handler的sendMessage等接口，将会把消息放入队列都将是放入主线程的消息队列。并且将会在Handler主线程中调用该handler 的handleMessage接口来处理消息。

     这里面涉及到线程同步问题，请先参考如下例子来理解Handler对象的线程模型：

1、首先创建MyHandler工程。

2、在MyHandler.java中加入如下的代码：

package com.simon;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Message;
import android.util.Log;
import android.os.Handler;

public class MyHandler extends Activity {
	static final String TAG = "Handler";
	Handler h = new Handler(){
    	public void handleMessage (Message msg)
    	{
    		switch(msg.what)
    		{
    		case HANDLER_TEST:
    			Log.d(TAG, "The handler thread id = " + Thread.currentThread().getId() + "\n");
    			break;
    		}
    	}
    };

	static final int HANDLER_TEST = 1;
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        Log.d(TAG, "The main thread id = " + Thread.currentThread().getId() + "\n");

        new myThread().start();
        setContentView(R.layout.main);
    }

    class myThread extends Thread
    {
    	public void run()
    	{
    		Message msg = new Message();
    		msg.what = HANDLER_TEST;
    		h.sendMessage(msg);
    		Log.d(TAG, "The worker thread id = " + Thread.currentThread().getId() + "\n");
    	}
    }
}

在这个例子中我们主要是打印，这种处理机制各个模块的所处的线程情况。如下是我的机器运行结果：

09-10 23:40:51.478: DEBUG/Handler(302): The main thread id = 1
09-10 23:40:51.569: DEBUG/Handler(302): The worker thread id = 8
09-10 23:40:52.128: DEBUG/Handler(302): The handler thread id = 1

我们可以看出消息处理是在主线程中处理的，在消息处理函数中可以安全的调用主线程中的任何资源，包括刷新界面。工作线程和主线程运行在不同的线程中，所以必须要注意这两个线程间的竞争关系。

     上例中，你可能注意到在工作线程中访问了主线程handler对象，并在调用handler的对象向消息队列加入了一个消息。这个过程中会不会出现消息队 列数据不一致问题呢？答案是handler对象不会出问题，因为handler对象管理的Looper对象是线程安全的，不管是加入消息到消息队列和从队 列读出消息都是有同步对象保护的，具体请参考Looper.java文件。上例中没有修改handler对象，所以handler对象不可能会出现数据不 一致的问题。

     通过上面的分析，我们可以得出如下结论：

1、如果通过工作线程刷新界面，推荐使用handler对象来实现。

2、注意工作线程和主线程之间的竞争关系。推荐handler对象在主线程中构造完成（并且启动工作线程之后不要再修改之，否则会出现数据不一致），然后在工作线程中可以放心的调用发送消息SendMessage等接口。

3、除了2所述的hanlder对象之外的任何主线程的成员变量如果在工作线程中调用，仔细考虑线程同步问题。如果有必要需要加入同步对象保护该变量。

4、handler对象的handleMessage接口将会在主线程中调用。在这个函数可以放心的调用主线程中任何变量和函数，进而完成更新UI的任务。

5、Android很多API也利用Handler这种线程特性，作为一种回调函数的变种，来通知调用者。这样Android框架就可以在其线程中将消息发送到调用者的线程消息队列之中，不用担心线程同步的问题。

     深入理解Android消息处理机制对于应用程序开发非常重要，也可以让你对线程同步有更加深刻的认识。以上是最近Simon学习Android消息处理机制的一点儿总结，如有错误之处请不吝指教。

参考资料：

http://www.wscxy.com/nuaa/article.asp?id=116

http://www.android1.net/Topic.aspx?BoardID=11&TopicID=631&Page=1

http://www.android1.net/Topic.aspx?BoardID=11&TopicID=632

http://www.android1.net/Topic.aspx?BoardID=11&TopicID=625

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