常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 解志君

1.引言

Android的UI界面更新在多線程并發(fā)的環(huán)境下是不安全的，因此Android要求對(duì)UI界面的更新必須在UI線程（即主線程）中進(jìn)行。如果在非UI線程中進(jìn)行界面更新，系統(tǒng)會(huì)提示錯(cuò)誤，這就是Android的單線程模型。但這是否意味著Android應(yīng)用中只能有一個(gè)線程呢，答案是否定的。在Android中，除了UI線程外，還存在著工作線程，工作線程的作用是處理耗時(shí)的業(yè)務(wù)邏輯。這是因?yàn)楹臅r(shí)的業(yè)務(wù)邏輯不能放在UI線程中，因?yàn)槟菢雍芸赡茏枞鸘I線程，從而延遲程序?qū)τ脩舨僮鞯捻憫?yīng)，如果用戶的操作在20s內(nèi)得不到響應(yīng)，系統(tǒng)會(huì)提示用戶ANR（Application Not Responsible）信息[1]。但是工作線程和UI線程又不是完全獨(dú)立的，有時(shí)候又要根據(jù)工作線程處理的結(jié)果來(lái)更新UI界面，但是更新UI界面不能在工作線程中進(jìn)行，那么，工作線程又是如何通知UI線程來(lái)更新UI界面的呢？這就涉及到Android的消息循環(huán)機(jī)制。

2.Android的消息循環(huán)機(jī)制

Android的消息循環(huán)機(jī)制是事件處理的一種形式，它主要是為了解決Android線程間的通信問題。因此，深入理解Android系統(tǒng)的消息循環(huán)機(jī)制對(duì)于從更深層次上把握Android應(yīng)用程序的運(yùn)行機(jī)制是大有裨益的。其實(shí)Google在設(shè)計(jì)Android系統(tǒng)的消息循環(huán)時(shí)是參考了Windows程序的消息循環(huán)機(jī)制的，即Android應(yīng)用程序的消息處理機(jī)制也是由消息循環(huán)、消息發(fā)送和消息處理三部分構(gòu)成的。消息循環(huán)是指發(fā)送給每個(gè)線程的消息都被按處理時(shí)間的先后順序存入該線程的消息隊(duì)列MessageQueue中，然后該線程的循環(huán)器Looper不斷的從該隊(duì)列中依次取出每條消息進(jìn)行處理，若消息隊(duì)列為空，則該線程處于空閑等待狀態(tài)；消息發(fā)送是指把消息發(fā)送到需要處理該消息的線程的消息隊(duì)列中，也就是需要與當(dāng)前線程進(jìn)行通信的線程的消息隊(duì)列中，Android中一般是通過(guò)Handler的相關(guān)方法來(lái)進(jìn)行消息發(fā)送的；消息處理是指消息被從消息隊(duì)列中取出時(shí)，調(diào)用Handler的相關(guān)方法，一般是handleMessage()方法來(lái)對(duì)消息進(jìn)行處理。理解Android的消息循環(huán)機(jī)制需要把握以下幾點(diǎn)：

(1)每個(gè)線程都有一個(gè)唯一的消息循環(huán)器Looper，它扮演著MessageQueue和Handler之間橋梁的角色，它源源不斷的依次從MessageQueue中取出消息，并將消息分發(fā)到指定的處理者Handler對(duì)象進(jìn)行處理[2]。

(2)每個(gè)Looper都封裝了一個(gè)消息隊(duì)列MessageQueue，它是一個(gè)FIFO的隊(duì)列，用來(lái)存儲(chǔ)該Looper所關(guān)聯(lián)的線程的消息。

(3)每個(gè)Handler在創(chuàng)建時(shí)都被綁定到一個(gè)Looper，它是消息的發(fā)送者和處理者，它把消息發(fā)送到與它綁定的Looper的消息隊(duì)列中，同時(shí)，該消息的處理者就被設(shè)置為該Handler對(duì)象。當(dāng)Looper從MessageQueue中循環(huán)到該條消息時(shí)，消息的處理者Handler對(duì)象的handleMessage()方法就會(huì)被自動(dòng)調(diào)用，以處理該消息。

(4)Message是消息類，它封裝了消息的相關(guān)內(nèi)容，它的target屬性指明了該消息的處理者。下圖形象的說(shuō)明了Handler的消息循環(huán)過(guò)程。

圖1 Android消息循環(huán)機(jī)制示意圖

3.Android UI線程與工作線程的消息循環(huán)

為了方便UI線程的消息事件處理，在Android應(yīng)用程序的UI線程被創(chuàng)建時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為UI線程創(chuàng)建一個(gè)消息循環(huán)器Looper，該類中封裝了一個(gè)MessageQueue的成員變量。也就是說(shuō)，主線程在創(chuàng)建后就自動(dòng)具有了消息循環(huán)器和消息隊(duì)列，開發(fā)人員只需將需要處理的消息發(fā)送至UI線程的消息隊(duì)列中。而在自定義的工作線程中，系統(tǒng)是不會(huì)自動(dòng)為工作線程創(chuàng)建Looper和MessageQueue的，必須由程序員自己創(chuàng)建工作線程的Looper和MessageQueue。使用Android提供的API，可以非常容易做到這一點(diǎn)。

要為工作線程建立消息循環(huán)，只需要四個(gè)步驟：

(1)生成工作線程的Looper，通過(guò)調(diào)用Looper.prepare()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(2)將Handler與工作線程的Looper的綁定，通過(guò)在工作線程中創(chuàng)建Handler對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镠andler在默認(rèn)情況下是與創(chuàng)建它的線程的Looper綁定的，否則就需要在創(chuàng)建Handler時(shí)指定其構(gòu)造方法的Looper參數(shù)來(lái)顯式指定該Handler與哪個(gè)線程的Looper綁定。

(3)定義消息處理方法，通過(guò)重寫Handler的handleMessage()方法實(shí)現(xiàn)。

(4)啟動(dòng)消息循環(huán)，通過(guò)調(diào)用Looper.loop()方法實(shí)現(xiàn)。

(5)結(jié)束消息循環(huán)，通過(guò)調(diào)用Looper.quit()方法實(shí)現(xiàn)。

另外需要說(shuō)明的是，Android為了開發(fā)人員的方便，也提供了一個(gè)帶有消息循環(huán)的線程類HandlerThread，開發(fā)人員可以直接使用該類來(lái)創(chuàng)建工作線程，使用該類創(chuàng)建的線程會(huì)自動(dòng)具有循環(huán)器Looper和消息隊(duì)列MessageQueue。

4.使用消息循環(huán)實(shí)現(xiàn)在工作線程中通知UI線程更新UI界面

下面的例子每隔1秒時(shí)間將界面上文本的顏色更改為一種隨機(jī)生成的顏色。這個(gè)功能使用Android消息循環(huán)是容易實(shí)現(xiàn)的。只需要在工作線程中每隔1秒向UI線程發(fā)送一條消息，UI線程處理這條，實(shí)現(xiàn)文本顏色的改變。下面來(lái)看一看實(shí)現(xiàn)這一功能的具體實(shí)現(xiàn)。

4.1 在工作線程中周期性的發(fā)送消息到UI線程的消息隊(duì)列

要在工作線程中周期性的向UI線程的消息隊(duì)列發(fā)送消息，需要在工作線程中使用一個(gè)循環(huán)，可以通過(guò)一個(gè)標(biāo)志變量來(lái)控制該循環(huán)的開始與停止；然后使用UI線程中創(chuàng)建的Handler對(duì)象的相關(guān)方法生成消息并發(fā)送至UI線程的消息隊(duì)列；接著讓工作線程休息1秒鐘。這樣工作線程就以周期為1秒的間隔不斷的向UI線程發(fā)送消息，直到工作線程停止。該工作線程的開啟可在Activity的onCreate()方法中來(lái)完成。下面是工作線程的實(shí)現(xiàn)代碼，代碼中的注釋對(duì)相關(guān)方法的功能進(jìn)行了說(shuō)明。

Thread t=new Thread(new Runnable(){//線程參數(shù)是一個(gè)匿名內(nèi)部類

@Override

public void run(){

while(！Thread.currentThread().isInterrupted()){//線程循環(huán)

Message msg=handler.obtain Message()；//生成消息

msg.what=0x110；//設(shè)置消息標(biāo)識(shí)，即Message的what屬性

handler.sendMessage(msg)；//發(fā)送消息

try{

Thread.sleep(1000)；//線程休眠1秒，實(shí)現(xiàn)周期性發(fā)送消息

}catch(InterruptedException e){

e.printStackTrace()；

}

}

}

})；

4.2 在UI線程中處理工作線程發(fā)送過(guò)來(lái)的消息

消息的處理是由Handler來(lái)完成的。要顯示消息的處理，需要在UI線程中創(chuàng)建Handler時(shí)重寫Handler的handlerMessage()方法，該方法定義了消息處理邏輯[3]。下面是在UI線程中創(chuàng)建Handler的代碼，代碼中注釋解釋了相關(guān)方法的功能。

//該Handler必須在UI線程中創(chuàng)建，以使之與UI線程關(guān)聯(lián)。否則需要使用帶Looper參數(shù)的

//造訪方法來(lái)創(chuàng)建Handler

Handler handler=new Handler(){//內(nèi)部類形式定義的Handler對(duì)象

@Override

public void handleMessage(Message msg){//重寫消息處理方法

if(msg.what==0x110){//通過(guò)消息表示區(qū)分消息

int red=new Random().nextInt(255)；

int green=new Random().nextInt(255)；

int blue=new Random().nextInt(255)；

int color=Color.rgb(red，green，blue)；//生成隨機(jī)顏色

txt.setTextColor(color)；//設(shè)置文本顏色

}

}

}；

5.結(jié)束語(yǔ)

Android的消息循環(huán)機(jī)制是Android事件處理的基石，所以從本質(zhì)上說(shuō)，Android程序的運(yùn)行機(jī)制是基于消息循環(huán)的，也就是說(shuō)，Android程序是消息驅(qū)動(dòng)的。在Android框架的實(shí)現(xiàn)源碼中，消息處理代碼隨處可見。當(dāng)然，在我們實(shí)際的應(yīng)用編程中，消息處理也應(yīng)用得非常廣泛，比如工作線程通知主線程更新UI、游戲中周期性更新UI、線程間通信等?？傊?，Android的消息循環(huán)在Android框架中占有非常重要的地位，深入理解Android的消息循環(huán)機(jī)制，對(duì)于提升程序員的Android程序編制水平是非常有幫助的。

[1]李剛.瘋狂Android講義[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[2]高洪巖.Android學(xué)習(xí)精要[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[3]王國(guó)輝，李偉等.Android開發(fā)寶典[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.