消息机制

就是 Handler 的运行机制以及 Handler 所带的 MessageQueue 和 Looper 的工作过程。这三个是一个整体,只不过我们经常用到 Handler ,所以也称为 Handler 消息机制。 Handler 主要工作就是将一个任务切换到某个指定的线程中去执行。 主要解决 子线程无法直接访问 UI 线程的问题。

创建 Handler 的两种方式

  1. 构造函数中传递一个 Callback 对象
  2. 创建一个 Handler 子类,重写handleMessage()
public Handler(Callback callback, boolean async) {
    //匿名类、内部类或本地类都必须申明为 static ,否则会警告可能出现内存泄露
    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());
      }
    }
    //必须先执行Looper.prepare(),才能获取 Looper 对象,否则为null.
    mLooper = Looper.myLooper();//从当前线程的 TLS 中获取 Looper 对象
    if (mLooper == null) {
      throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;//消息队列,来自 Looper 对象
    mCallback = callback;//回调方法
    mAsynchronous = async;//设置消息是否为异步处理方式
  }

  public Handler(Looper looper, Callback callback , boolean async) {
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
  }

在我们创建 Handler 的时候,会有并且必须一个 Looper 对象,要么是创建的时候传递过来,要么就是通过Looper.myLooper()获得,这个从 Looper 对象中取得的 MessageQueue , 一个线程中 Looper 只有一个,相应的 MessageQueue 也只有一个
如下图 添加图片 这两种的区别后面会说道

注意: 我们在创建 Handler 的时候,经常被 Android Studio 提示The following Handler class should be static or leaks might occur:

如下图所示
添加图片 看 if() 语句,现在知道原因了吧,匿名类、内部类或本地类都必须申明为 static ,否则会警告可能出现内存泄露

发送消息

虽然有很多中方法,但是主要可以归结两种

  1. sendMessage 形式
  2. post() Runnable 对象形式

其实不管是 sendMessage() 还是 post() 都会执行 sendMessageDelayed() ,

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
  if (delayMillis < 0) {
    delayMillis = 0;
  }
  return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
//这里面会接受一个 uptimeMillis ,这个如果没设置,会是当前时间 (SystemClock.uptimeMillis()),
//如果设置延迟时间,则是当前时间+延迟时间(SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
//这个时间是很重要,是进入 MessageQueue 中队列先后的依据
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;//这个 mQueue 就是创建 Handler 的时候从 Looper 对象中取得的
    if (queue == null) {
      RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
      Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
      return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg , uptimeMillis);
  }

  private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg , long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
      msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
  }

由上可知 sendMessageDelayed() -> sendMessageAtTime()-> sendMessageAtTime() -> enqueueMessage()。 enqueueMessage() 主要做了两件事

  1. 保存当前的 handler 对象到msg.target中
  2. 执行到了 MessageQueue 的 enqueueMessage() 中。

流程图如下 添加图片

post() 的时候,会把 Runnable 对象转成一个 Message ,

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r; //这个在后面 dispatchMessage() 的时候还会用到
    return m;
  }

添加图片

不知道有没有发现,为啥不用 SystemClock.currentTimeMillis()呢,而是用了 SystemClock.uptimeMillis()。区别在哪里呢?

SystemClock.uptimeMillis() 和 SystemClock.currentTimeMillis() 区别

  • System.currentTimeMillis() 方法产生一个标准的自 1970 年 1 月 1 号 0 时 0 分 0 秒所差的毫秒数。该时间可以通过调用setCurrentTimeMillis(long)方法来手动设置,也可以通过网络来自动获取。这个方法得到的毫秒数为“1970年 1 月 1 号 0 时 0 分 0 秒 到 当前手机系统的时间”的差。因此如果在执行时间间隔的值期间用户更改了手机系统的时间,那么得到的结果是不可预料的。因此它不适合用在需要时间间隔的地方,如Thread.sleep, Object.wait等,因为它的值可能会被改变。
  • SystemClock.uptimeMillis()方法用来计算自开机启动到目前的毫秒数。如果系统进入了深度睡眠状态(CPU停止运行、显示器息屏、等待外部输入设备)该时钟会停止计时,但是该方法并不会受时钟刻度、时钟闲置时间亦或其它节能机制的影响。因此SystemClock.uptimeMillis()方法也成为了计算间隔的基本依据,比如Thread.sleep()、Object.wait()、System.nanoTime()以及 Handler 都是用SystemClock.uptimeMillis()方法。这个时钟是保证单调性,适用于计算不跨越设备的时间间隔。

简单一句话就是 System.currentTimeMillis() 可被手动修改而SystemClock.uptimeMillis() 不能手动修改。

继续看 MessageQueue #enqueueMessage()代码

MessageQueue #enqueueMessage()

代码不算太长,中间都有注释

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    // 每一个普通 Message 必须有一个target
    if (msg.target == null) {
      throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
    }
    if (msg.isInUse()) {
      throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
    }

    synchronized (this) {
      if (mQuitting) {//正在退出时
        IllegalStateException e = new IllegalStateException(msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
        Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);
        msg.recycle();//回收 msg ,加入到消息池
        return false;
      }

      msg.markInUse();
      msg.when = when;
      Message p = mMessages;
      boolean needWake;
      if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
        //p为null(代表 MessageQueue 没有消息) 或者 msg 的触发时间是队列中最早的, 则进入该该分支
        msg.next = p;
        mMessages = msg;
        needWake = mBlocked;//当阻塞时需要唤醒
      } else {
        //插入队列中间。 通常,我们不必唤醒事件队列,除非队列头部存在障碍,并且消息是队列中最早的异步消息。
        needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
        Message prev;
        for (; ; ) {
          prev = p;
          p = p.next;
          if (p == null || when < p.when) {
            break;
          }
          if (needWake && p.isAsynchronous()) {
            needWake = false;
          }
        }
        msg.next = p; // invariant: p == prev.next
        prev.next = msg;
      }

      //消息没有退出,我们认为此时 mPtr != 0
      if (needWake) {
        //用于唤醒功能
        nativeWake(mPtr);
      }
    }
    return true;
  }

转换成流程图如下 添加图片 主要做了两件事

  1. 插入到消息队列中 怎么插入队列中的,就是图中红框中的实现。主要包括两种
  2. 插入到队列头部 依据 p == null || when == 0 || when < p.when * 如果当前队列为 null 这个好理解,队列为空,那么来的第一个肯定是队头 * 该消息的处理时间为 0 这个有点迷糊,什么时候 when 为 0 呢, handler 提供了一个 sendMessageAtFrontOfQueue() ,看名字也猜出来了, VIP 消息,过来直接插入到队头。怎么能保证直接在队头呢,when =0即可,因为当前时间肯定大于 0 的,如果一个消息when=0,那么肯定排在最前面了 * 该消息的处理时间小于头消息的处理时间 这个也可以理解,虽然 when 不为 0 ,但是目前消息队列中第一个消息时间大于当前时间,那么就排在队头了。
  3. 插入到队列中间/后面 遍历整个队列,然后找到第一个比该消息处理时间大的,然后排在他的前面即可。

  4. 如果是即时消息并且线程是阻塞状态,唤醒 Looper 中等待的线程

创建Looper

虽然添加到队列,什么时候处理消息呢?我们的 Looper 就该出现了 前面创建 Handler 的时候需要一个 Looper 对象,如果没有 Looper 对象的话, Handler 就会抛异常,可是这个 Looper 对象什么时候创建的呢? 在 ActivityThead 中 我们找到了创建的地方

public static void main(String[] args) {
  ...
  //准备主线程的Looper
  Looper.prepareMainLooper();
  //将该进程绑定到AMS
  thread.attach(false);

  if (sMainThreadHandler == null) {
    //保存进程对应的主线程Handler
    sMainThreadHandler = thread.getHandler();
  }
  //进入主线程的消息循环
  Looper.loop();
}

记得之前一个搞C++的同学问我, Android 程序的最先执行的函数是哪个啊,怎么没找到 main() 函数啊,之前我一直不知道,现在可以告诉他了,在 ActivityThread 中。

然后我们就看看 Looper.prepareMainLooper()中干了啥吧,其实就是创建了一个 Looper 对象,

public static void prepareMainLooper() {
    //设置不允许退出的Looper
    prepare(false);
    synchronized (Looper.class) {
      //将当前的 Looper 保存为主 Looper ,每个线程只允许执行一次。
      if (sMainLooper != null) {
        throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
      }
      sMainLooper = myLooper();
    }
  }

  private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    //每个线程只允许执行一次该方法,第二次执行时线程的 TLS 已有数据,则会抛出异常。
    if (sThreadLocal.get() != null) {
      throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    //创建 Looper 对象,并保存到当前线程的 TLS 区域
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
  }

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

  public static Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
  }
  static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

其实主要的就是 prepare() ,就是我们经常说的,在子线程中创建 Handler 之前,必须先Looper.prepare()才行 如下图 添加图片 注意创建 Looper 的同时,也就创建了一个 MessageQueue , ThreadLocal 后面会说到
Looper 创建成功了,那么就开始干活吧,开启传送带。 loop() 方法。

Looper # loop()

删掉了 log 之后,代码如下,关键地方也做了注释,相信不需要过多解释。

public static void loop() {
    //获取 TLS 存储的 Looper 对象
    final Looper me = myLooper();
    if (me == null) {
      throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    //获取 Looper 对象中的消息队列
    final MessageQueue queue = me.mQueue;

    Binder.clearCallingIdentity();
    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

    for (; ; ) {//进入 loop 的主循环方法
      Message msg = queue.next(); // might block //可能会阻塞
      if (msg == null) {  //没有消息,则退出循环
        return;
      }
      //用于分发Message
      msg.target.dispatchMessage(msg);
      //确保分发过程中 identity 不会损坏
      final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
      //将 Message 放入消息池  以便重复利用。
      msg.recycleUnchecked();
    }
  }

再来一份流程图 添加图片 这里面主要看两个地方

  1. 取消息 queue.next()
  2. 分发消息 msg.target.dispatchMessage()

先看 next() 方法吧

MessageQueue # next()

Message next() {
    //如果消息循环已经退出并被处理,返回这里。如果应用程序试图在不支持退出后重新启动 looper ,就会发生这种情况。
    final long ptr = mPtr;
    //当消息循环已经退出,则直接返回
    if (ptr == 0) {
      return null;
    }

    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration  // 循环迭代的首次为-1
    int nextPollTimeoutMillis = 0;//代表下一个消息到来前,还需要等待的时长;当nextPollTimeoutMillis = -1时,表示消息队列中无消息,会一直等待下去。
    //无限循环,如果队列中没有消息,那么 next() 方法就会一直阻塞在这里,当新消息到来的时候, next 方法就会返回这条消息并且将其从链表中移除
    for (; ; ) {
      if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
        Binder.flushPendingCommands();
      }
      //在主线程的 MessageQueue 没有消息时,便阻塞在 loop 的queue.next()中的 nativePollOnce() 方法里
      //此时主线程会释放 CPU 资源进入休眠状态,直到下个消息到达或者有事务发生,通过往 pipe 管道写端写入数据来唤醒主线程工作。
      //阻塞操作,当等待 nextPollTimeoutMillis 时长,或者消息队列被唤醒,都会返回
      nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

      synchronized (this) {
        // Try to retrieve the next message.  Return if found.
        final long now = SystemClock.uptimeMillis();
        Message prevMsg = null;
        Message msg = mMessages;
        if (msg != null && msg.target == null) {
          //msg.target为空是一类特殊消息(栅栏消息),用于阻塞所有同步消息,但是对异步消息没有影响,
          //在这个前提下,当头部是特殊消息时需要往后找是否有异步消息
          // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
          //当消息 Handler 为空时,查询 MessageQueue 中的下一条异步消息 msg ,则退出循环。
          do {
            prevMsg = msg;
            msg = msg.next;
          } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
        }

        // 走到这一步, 有两种可能,
        // 一种是遍历到队尾没有发现异步消息,
        // 另一种是找到 queue 中的第一个异步消息

        if (msg != null) { // 找到 queue 中的第一个异步消息
          if (now < msg.when) { // 没有到消息的执行时间
            //当异步消息触发时间大于当前时间,则设置下一次轮询的超时时长
            nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
          } else {// 当前消息到达可以执行的时间, 直接返回这个msg
            // 获取一条消息,并返回
            mBlocked = false;
            if (prevMsg != null) {
              prevMsg.next = msg.next;
            } else {
              //更新队头指针 mMessages
              mMessages = msg.next;
            }
            //移除队头消息并返回
            msg.next = null;
            if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
            return msg;
          }
        } else {
          //没有消息
          nextPollTimeoutMillis = -1;
        }

        //消息正在退出,返回null
        if (mQuitting) {
          dispose();
          return null;
        }

        // 如果 queue 中没有 msg , 或者 msg 没到可执行的时间,那么现在线程就处于空闲时间了, 可以执行 IdleHandler 了
        if (pendingIdleHandlerCount < 0 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
          // pendingIdleHandlerCount在进入 for 循环之前是被初始化为-1的  并且没有更多地消息要进行处理
          pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
        }
        if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
          //没有 idle handlers 需要运行,则循环并等待。
          mBlocked = true;
          continue;
        }

        if (mPendingIdleHandlers == null) {
          mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
        }
        mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
      }

      //只有第一次循环时,会运行 idle handlers ,执行完成后,重置 pendingIdleHandlerCount 为0.
      for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
        final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
        //只有第一次循环时,会运行 idle handlers ,执行完成后,重置 pendingIdleHandlerCount 为0.
        mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler

        boolean keep = false;
        try {
          keep = idler.queueIdle();//idle时执行的方法
        } catch (Throwable t) {
          Log.wtf("MessageQueue", "IdleHandler threw exception", t);
        }

        if (!keep) {
          synchronized (this) {
            // 如果之前 addIdleHandler 中返回为 false ,
            // 就在执行完这个 IdleHandler 的 callback 之后, 将这个 idler 移除掉
            mIdleHandlers.remove(idler);
          }
        }
      }
      //重置 idle handler 个数为 0 ,以保证不会再次重复运行
      pendingIdleHandlerCount = 0;
      //当调用一个空闲 handler 时,一个新 message 能够被分发,因此无需等待可以直接查询pending message.
      nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
  }

代码很长,相应的地方也做了注释,但是可能还是看不懂,简单做一下解释。

  1. 当首次进入或者所有消息都完成后,由于此刻没有消息(mMessage=null),这个时候nextPollTimeoutMillis = -1 ,然后会处理一些不紧急的任务(IdleHandler),之后线程会一直阻塞,直到被主动唤醒,插入消息后会根据消息类型决定是否唤醒。
  2. 读取消息时,如果发现有消息屏障,则跳过后面的同步消息
  3. 如果拿到的消息还没到时间,则重新赋值给nextPollTimeoutMills=延迟时间。 for() 循环再次进入的时候,执行 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); 阻塞线程,直到线程被唤醒
  4. 如果消息是即时消息,更新 mMessage 为msg.next, mMessage 一直都是队头消息,移除该 msg ,(msg.next=null),并把 msg 返回次消息给 loop() 处理,

一句话总结就是 :next()有一个无限循环的方法 for (; ; ) {} ,如果消息队列中没有消息,那么 next() 方法会一直阻塞在这里,直到有新的消息到来, next() 会返回该消息并把这个消息从链表中移除。

实现延迟消息

如果拿到的消息没有到时间,就会重新设置超时时间 nextPollTimeoutMillis ,然后下次 for 循环的时候,会调用 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)进行阻塞,这是一个本地方法,通过C++实现的,最终会通过 Linux 的 epoll 监听 文件描述符的写入事件来实现延迟。

接下来说 msg.target.dispatchMessage() 之前就一直好奇,虽然 Looper , MessageQueue 只有一个,但是我们在主线程中会创建很多 Handler 对象,可能一个Activity/Fragment中就会创建一个。怎么能保证在 Activity 中创建的 Handler 没有传递到 Fragment 创建的 Handler 中处理呢,原因就在这里,在我们封装消息的时候,会把该 handler 作为 msg 的 target ,然后分发消息的时候,也是使用该msg.target来分发的,这就保证了不会乱窜的情况 既然 msg.target 是一个 Handler ,那么我们就看看 Handler 的 dispathcMessage() 是怎么实现的吧

Handler # dispatchMessage()

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {//post()的时候执行到这里
      handleCallback(msg);
    } else {
      if (mCallback != null) {//创建 Handler 的时候传递的 callback 对象
        if (mCallback.handleMessage(msg)) {//返回 true ,就不执行 handleMessage() 了,
          return;
        }
      }
      handleMessage(msg);
    }
  }
  private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
  }

这个代码很短,可以直接看流程图 添加图片 这几个 if else 判断,就和创建 handler 和 handler 发送消息有关

  1. msg.callback 就是 post() 中创建的 Runnable 对象,最后执行到了 run() 方法中
  2. mCallback 就是创建 Handler 的时候传递的 callback 对象,如果mCallback.handleMessage(msg) 返回 true ,就不会执行 handleMessage 了,可是如果返回 false ,还是可以执行 handleMessage() 的。
    这就给我们提供了一种思路, 在mCallback.handleMessage(msg) 中修改发送过来的消息,然后返回 false ,这样还会会继续执行 handleMessage() ,达到偷梁换柱的目的

解惑

尽管分析完了,可是还有几个困惑的地方。比如为啥不会出现 ANR ,在子线程中发送消息,怎么就会到主线程中执行? ThreadLocal 的作用是啥。现在一一解惑。

死循环为啥没出现ANR

不知道大家又没有疑问, Looper 的 loop() 中有一个循环for (; ; ) {} 用来一直循环分发消息 MessageQueue 的 next() 也有一个循环for (; ; ) {} ,用来查找下一个消息。 这两个都是死循环, next() 还会阻塞,为啥没出现 ANR 呢? 我们首先知道出现 ANR 的原因:

  1. 当前事件没有机会得到处理,即主线程正在处理前一个事件,没有即时的完成或者 Looper 被某种原因阻塞了
  2. 当前事件正在处理,但是没有即时完成

我们再看看 ActivityThread 中的main()

public static void main(String[] args) {
  ...
  //准备主线程的 Looper ,
  Looper.prepareMainLooper();
  //将该进程绑定到AMS
  thread.attach(false);

  if (sMainThreadHandler == null) {
    //保存进程对应的主线程Handler
    sMainThreadHandler = thread.getHandler();
  }
  //进入主线程的消息循环
  Looper.loop();

  throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");

会发现一个很奇怪的线程, loop() 执行完毕后,直接抛异常了,很诡异啊,但是我们很少能遇到这个异常,这是因为 loop() 是一个死循环,永远不会结束,也就执行不到了 throw new RuntimeException() 中了,程序也就不会崩溃了。可是这和 ANR 有啥关系呢?

那还是没解释清楚,为啥这个死循环不会造成 ANR 呢
我们知道 Android 是由事件控制的,而Looper.loop() 不断的接收事件,处理事件,每一个点击,触摸或者 Activity 的生命周期都是运行在 Looper 控制上的,如果 Looper 停止了,那么应用就停止了。所以 Looper 不能停止,这就是 loop() 设计成死循环的原因。

我们只能说某个消息或者说对消息的处理阻塞了Looper.loop(),而不是Looper.loop()阻塞了它.

主从关系不能颠倒。这也是为啥我们不能在 UI 线程中执行耗时操作的原因,因为耗时操作会阻塞 loop() 运行。 主线程 Looper 从消息队列中取出消息,当读取消息后,主线程阻塞。子线程往主线程中发送消息,唤醒主线程,主线程唤醒只是为了读取消息,当消息读取完毕,就又进入了睡眠,因此 loop() 的循环并不会对 CPU 性能有过多的消耗。也就不会产生 ANR 。

在子线程中发送消息,怎么就会到主线程中执行呢

这个问题一直都没搞明白,什么时候切换到主线程了呢?再次查看的时候,猛地想明白了。 其实并不没有切换到主线程了,而是一个典型的生产者-消费者模式。

消费者:MessageQueue 的 next() , 在主线程中执行,一直从队列中取消息,所以是消费者;
生产者:消费者:MessageQueue 的 enqueueMessage() , 在子线程中执行,一直往队列中插入消息,所以是生产者。

为了证明这个事实,需要先确定几件事:

  1. 主线程中 创建 Handler 对象 ,肯定在主线程中
  2. Handler # handleMessage() 执行在主线程中。 Looper.loop() 在 ActivityThread 的 main() 中执行的,肯定是主线程,上面也说到。Looper.loop()会执行MessageQueue.next(),取得消息后执行Handler.handleMessage(),这两个也是在主线程中的。
  3. 在子线程中我们会执行 Handler# sendMessage(),所以Handler# sendMessage()在子线程,相应的, MessageQueue# enqueueMessage()也就在子线程中。
    如下图所示。
    添加图片 因为涉及到多线程,所以在 enqueueMessage() 和 next() 中我们都看到了 synchronized (this) {}这样的代码。 this 就是 MessageQueue 对象, Looper 只有一个,那么相应的 MessageQueue 也只有一个,锁对象只有一个,就能防止多线程对同一队列的同时操作。这样就保证了多线程数据的安全。

ThreadLocal 的作用

看了一大堆资料,也没搞想明白 ThreadLocal 的作用。然后突然灵光一现,明白了。 我们知道,一个线程中只能有一个 Looper 对象,但是可以创建多个 Handler 对象,而创建 Handler 的时候,必须有一个 Looper 对象。这该咋办呢?怎么处理才好呢,就用到了ThreadLocal
ThreadLocal 是线程内部的数据存储类,通过他可以在指定的线程中存储数据,数据存储后,只能在指定的线程中可以获取到存储数据。 我们可以在创建 Looper 的时候,把该对象存入到 ThreadLocal 中,然后下次想要得到该线程的 Looper ,直接通过该 ThreadLocal 取得即可。 Looper 里面就是这么做

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    //每个线程只允许执行一次该方法,第二次执行时线程的 TLS 已有数据,则会抛出异常。
    if (sThreadLocal.get() != null) {
      throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    //创建 Looper 对象,并保存到当前线程的 TLS 区域
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
  }

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

在 Looper 中创建一个静态的 ThreadLocal 变量 sThreadLocal ,在 prepare() 中创建 Looper 对象,然后保存到 ThreadLocal 中。sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));,同时对外提供得到该 Looper 的静态方法。当我们在某个线程中想要创建 Looper 的时候,如果是第一次,需要执行Looper.prepare(),创建一个 Looper 对象并且保存到 ThreadLocal ,再次创建的时候,只需要使用Looper.myLooper()得到该 Looper 对象即可。

但我们所以在主线程中创建 Handler 的时候,没有指明需要的 Looper 对象,也没有执行Looper.prepare(),可是却能创建成功,并且正常执行,为啥呢。 因为Looper.prepare() 在 ActivityThread 的 main() 中已经执行了。而不需要传递 Looper 对象,是因为在 Handler 的构造函数自己通过Looper.myLooper()拿到了。

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    ...
    //必须先执行Looper.prepare(),才能获取 Looper 对象,否则为null.
    mLooper = Looper.myLooper();//从当前线程的 TLS 中获取 Looper 对象
    if (mLooper == null) {
      throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;//消息队列,来自 Looper 对象å
    mCallback = callback;//回调方法
    mAsynchronous = async;//设置消息是否为异步处理方式
  }

其实不用 ThreadLocal 也可以,只需要弄一个全局的 HashMap 供 Handler 查找指定线程的 Looper 对象即可。那样就需要一个类似 LooperManager 的类进行管理。既然 ThreadLocal 有这样的功能,干嘛重复造轮子呢?

为啥一个线程中只能有一个Looper

这个很好理解,如果有两个甚至多个 Looper ,那么就有多个 MessageQueue ,那么 sendMessage() 过来的消息该放到哪个 MessageQueue 呢?怎么能保证消息的顺序执行呢?所以只能有一个 Looper 对象,相应的,也就只能执行一次Looper.prepare().


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