Android 异步消息处理机制解析

一、Message、Handler、MessageQueue、Looper

　　Android 中的异步消息处理主要由四个部分组成，Message、Handler、MessageQueue、Looper。

　　1. Message： Message 是在线程之间传递的消息，它可以在内部携带少量的信息，用于在不同线程之间交换数据。通常使用 Message 的 what 字段携带命令，除此之外还可以使用 arg1 和arg2 字段来携带一些整形数据，使用 obj 字段携带一个 Object 对象。

　　2. Handler： Handler 顾名思义也就是处理者的意思，它主要是用于发送和处理消息的。发送消息一般是使用 Handler 的 sendMessage()方法，而发出的消息经过一系列地辗转处理后，最终会传递到 Handler 的 handlerMessage()方法中。

　　3. MessageQueue： MessageQueue 是消息队列的意思，它主要用于存放所有通过 Handler 发送的消息。这部分消息会一直存在于消息队列中，等待被处理。每个线程中只会有一个 MessageQueue 对象。

　　4. Looper： Looper 是每个线程中的 MessageQueue 的管家，调用 Looper 的 loop() 方法后，就会进入到一个无限循环当中，然后每当发现 MessageQueue 中存在一条消息，就会将它取出，并传递到 Handler 的 handleMessage() 方法中。每个线程中也只会有一个 Looper 对象。
　　
　　

二、Handler 、 Looper 、Message的关系

　　其实Looper负责的就是创建一个MessageQueue，然后进入一个无限循环体不断从该MessageQueue中读取消息，而消息的创建者就是一个或多个Handler 。

1、Looper:

prepare()和loop()两个方法。

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

    public static void loop() {  
        final Looper me = myLooper();  
        if (me == null) {  
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");  
        }  
        final MessageQueue queue = me.mQueue;  

        // Make sure the identity of this thread is that of the local process, 
        // and keep track of what that identity token actually is. 
        Binder.clearCallingIdentity();  
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();  

        for (;;) {  
            Message msg = queue.next(); // might block 
            if (msg == null) {  
                // No message indicates that the message queue is quitting. 
                return;  
            }  

            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger 
            Printer logging = me.mLogging;  
            if (logging != null) {  
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +  
                        msg.callback + ": " + msg.what);  
            }  

            msg.target.dispatchMessage(msg);  

            if (logging != null) {  
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);  
            }  

            // Make sure that during the course of dispatching the 
            // identity of the thread wasn't corrupted. 
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();  
            if (ident != newIdent) {  
                Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"  
                        + Long.toHexString(ident) + " to 0x"  
                        + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "  
                        + msg.target.getClass().getName() + " "  
                        + msg.callback + " what=" + msg.what);  
            }  

            msg.recycle();  
        }  
} 

Looper主要作用：

1、 与当前线程绑定，保证一个线程只会有一个Looper实例，同时一个Looper实例也只有一个MessageQueue。
2、 loop()方法，不断从MessageQueue中去取消息，交给消息的target属性的dispatchMessage去处理。

　　好了，我们的异步消息处理线程已经有了消息队列（MessageQueue），也有了在无限循环体中取出消息的哥们，现在缺的就是发送消息的对象了，于是乎：Handler登场了。

2、Handler:

　　使用Handler之前，我们都是初始化一个实例，比如用于更新UI线程，我们会在声明的时候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler实例。所以我们首先看Handler的构造方法，看其如何与MessageQueue联系上的，它在子线程中发送的消息（一般发送消息都在非UI线程）怎么发送到MessageQueue中的。

    public Handler() {  
            this(null, false);  
    }  
    public Handler(Callback callback, boolean async) {  
            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());  
                }  
            }  

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

　　通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，之后再获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue（消息队列），这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。

总结：

1、首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例，然后该实例中保存一个MessageQueue对象；因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次，所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个。

2、Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环，不端从MessageQueue的实例中读取消息，然后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。

3、Handler的构造方法，会首先得到当前线程中保存的Looper实例，进而与Looper实例中的MessageQueue想关联。

4、Handler的sendMessage方法，会给msg的target赋值为handler自身，然后加入MessageQueue中。

5、在构造Handler实例时，我们会重写handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最终调用的方法。

　　好了，总结完成，大家可能还会问，那么在Activity中，我们并没有显示的调用Looper.prepare()和Looper.loop()方法，为啥Handler可以成功创建呢，这是因为在Activity的启动代码中，已经在当前UI线程调用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

三、异步消息处理机制流程

　　首先需要在主线程当中创建一个 Handler 对象，并重handleMessage() 方法。然后当子线程中需要进行UI操作时，就创建一个 Message 对象，并通过 Handler 将这条消息发送出去。之后这条消息会被添加到 MessageQueue 的队列中等待被处理，而 Looper 则会一直尝试从 MessageQueue 中取出待处理消息最后分发回 Handler 的 handleMessage() 方法中。由于 Handler 是在主线程中创建的，所以此时 handleMessage() 方法中的代码也会在主线程中运行，于是就可以安心地进行UI操作了。

一条 Message 经过这样一个流程的辗转调用后，也就从子线程进入到了主线程，从不能更新 UI 变成了可更新 UI，整个异步消息处理的核心思想也就如此。

四、使用AsyncTask

　　为了更加方便我们在子线程中对 UI 进行操作，Android 还提供了另外一些好用的工具，AsyncTask 就是其中之一。借助 AsyncTask，即使你对异步消息处理机制完全不了解，也可以十分简单地从子线程切换到主线程。当然，AsyncTask 背后的实现原理也是基于异步消息处理机制的，只是 Android 做了很好的封装而已。

AsyncTask 的基本用法：

　　首先来看一下 AsyncTask 的基本用法，由于 AsyncTask 是一个抽象类，所以如果我们想使用它，就必须创建一个子类去继承它。在继承时我们可以为 AsyncTask 类指定三个泛型参数，这三个参数的用途如下：

　　　　Params：在执行 AsyncTask 时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用。
　　　　
　　　　Progress：后台任务执行时，如果需要在界面上显示当前的进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位。
　　　　
　　　　Result：当任务执行完毕后，如果需要对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型。

一个简单的自定义AsyncTask：

class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {...}

这个自定义的DownloadTask还是一个空任务，并不能进行任何实际的操作，我们还需要重写 AsyncTask 中的几个方法才能完成对任务的定制。

　　　　onPreExecute()：这个方法会在后台任务开始执行之前调用，用于进行一些界面上的初始化操作，比如显示一个进度条对话框等。

　　　　doInBackground(Params…)：这个方法中的所有代码都会在子线程中运行，我们应该在这里去处理所有的耗时任务。注意，在这个方法中是不可以进行 UI 操作的。
　　　　
　　onProgressUpdate(Progress…)：当后台任务中调用了 publishProgress(Progress…)方法后，这个方法就会很快被调用，方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对 UI 进行操作，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应地更新。

　　　　onPostExecute(Result)：当后台任务执行完毕并通过 return 语句进行返回时，这个方法就很快会被调用。返回的数据会作为参数传递到此方法中，可以利用返回的数据来进行一些 UI 操作，比如提醒任务执行的结果，以及关闭掉进度条对话框等。

        class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            //显示进度对话框
    // ProgressDialog.show();
        }

        @Override
        protected Boolean doInBackground(Void... params) {
            try {
                while (true) {
                    int downloadPercent = 0;
                    //这是一个虚构的方法
    // downloadPercent = doDownload;
                    publishProgress(downloadPercent);
                    if (downloadPercent >= 100) {
                        break;
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                return false;
            }
            return true;
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
            //在这里更新下载进度
    // progressDialog.setMessage("Downloaded " + values[0] + "%");
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Boolean result) {
            //关闭进度对话框
    // progressDialog.dismiss();
            //在这里提示下载结果
            if (result) {
    // Toast.makeText(context,"Download succeeded",Toast.LENGTH_SHORT).show();
            } else {
    // Toast.makeText(context,"Download failed",Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        }
    }

　　在这个DownloadTask中，我们在doInBackground()方法里去执行具体的下载任务。这个方法里的代码都是在子线程中运行的，因而不会影响到主线程的运行。注意这里虚构了一个doDownload()方法，这个方法用于计算当前的下载进度并返回，我们假设这个方法已经存在了。在得到了当前的下载进度后，下面就该考虑如何把它显示到界面上了，由于doInBackground()方法是在子线程中运行的，在这里肯定不能进行UI操作，所以我们可以调用publishProgress()方法并将当前的下载进度传进来，这样onProgressUpdate()方法就会很快被调用，在这里就可以进行UI操作了。
　　
　　当下载完成后，doInBackground()方法会返回一个布尔型变量，这样onPostExecute()方法就会很快被调用，这个方法也是在主线程中运行的。然后在这里我们会根据下载的结构来弹出相应的Toast提示，从而完成整个DownloadTask任务。

　　简单来说，使用 AsyncTask 的诀窍就是，在 doInBackground() 方法中去执行具体的耗时任务，在 onProgressUpdate() 方法中进行 UI 操作，在 onPostExecute()方法中执行一些任务的收尾工作。

　　如果想要启动这个任务，只需编写以下代码即可：

　　　new DownloadTask.execute();

　　以上就是 AsyncTask 的基本用法。我们并不需要去考虑异步消息处理机制，也不需要专门使用一个 Handler 来发送和接收消息，只需要调用一下 publishProgress()方法就可以轻松地从子线程切换到 UI 线程了。

参考文章的链接：
Android 异步消息处理机制解析
Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系

作者：李国强：原文地址