Looper的目的是什么以及如何使用它？

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我是Android新手。我想知道Looper类的功能以及如何使用它。我已经阅读了Android Looper class documentation但我无法完全理解它。我在很多地方都看过它但却无法理解它的目的。任何人都可以通过定义Looper的目的来帮助我，并在可能的情况下给出一个简单的例子吗？

android multithreading android-looper
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什么是Looper？

Looper是一个用于执行队列中的Messages（Runnables）的类。正常线程没有这样的队列，例如简单线程没有任何队列。它执行一次，在方法执行完成后，线程将不会运行另一个Message（Runnable）。

我们可以在哪里使用Looper类？

如果有人想要执行多个消息（Runnables），那么他应该使用负责在线程中创建队列的Looper类。例如，在编写从Internet下载文件的应用程序时，我们可以使用Looper类将要下载的文件放入队列中。

这个怎么运作？

有prepare()方法来准备Looper。然后你可以使用loop()方法在当前线程中创建一个消息循环，现在你的Looper已准备好执行队列中的请求，直到你退出循环。

这是您可以准备Looper的代码。

class LooperThread extends Thread {
      public Handler mHandler;

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

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

          Looper.loop();
      }
  }
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了解Looper线程

java Thread是一个执行单元，用于在其run（）方法中执行任务并在此之后终止：enter image description here

但是在Android中有许多用例，我们需要保持Thread活着并等待用户输入/事件，例如。 UI线程又名Main Thread。

Android中的主线程是一个Java线程，它首先由JVM在应用程序启动时启动，并一直运行直到用户选择关闭它或遇到未处理的异常。

启动应用程序时，系统会为应用程序创建一个执行线程，称为“main”。此线程非常重要，因为它负责将事件分派给适当的用户界面小部件，包括绘图事件。

enter image description here

现在请注意这里虽然主线程是Java线程，但它仍然在监听用户事件并在屏幕上绘制60 fps帧，并且在每个周期后它仍然不会死亡。怎么回事？

答案是Looper类：Looper是一个用于保持线程活动并管理消息队列以在该线程上执行任务的类。

默认情况下，线程没有与它们关联的消息循环，但您可以通过在run方法中调用Looper.prepare（）来分配一个，然后调用Looper.loop（）。

Looper的目的是保持一个线程处于活动状态并等待输入Message对象的下一个周期执行计算，否则在第一个执行周期后它将被销毁。

如果你想更深入地了解Looper如何管理Message对象队列，那么你可以查看Looperclass的源代码：

https://github.com/aosp-mirror/platform_frameworks_base/blob/master/core/java/android/os/Looper.java

下面是一个如何创建Looper Thread并使用Activity与LocalBroadcast类进行通信的示例

class LooperThread : Thread() {

    // sendMessage success result on UI
    private fun sendServerResult(result: String) {
        val resultIntent = Intent(ServerService.ACTION)
        resultIntent.putExtra(ServerService.RESULT_CODE, Activity.RESULT_OK)
        resultIntent.putExtra(ServerService.RESULT_VALUE, result)
        LocalBroadcastManager.getInstance(AppController.getAppController()).sendBroadcast(resultIntent)
    }

    override fun run() {
        val looperIsNotPreparedInCurrentThread = Looper.myLooper() == null

        // Prepare Looper if not already prepared
        if (looperIsNotPreparedInCurrentThread) {
            Looper.prepare()
        }

        // Create a handler to handle messaged from Activity
        handler = Handler(Handler.Callback { message ->
            // Messages sent to Looper thread will be visible here
            Log.e(TAG, "Received Message" + message.data.toString())

            //message from Activity
            val result = message.data.getString(MainActivity.BUNDLE_KEY)

            // Send Result Back to activity
            sendServerResult(result)
            true
        })

        // Keep on looping till new messages arrive
        if (looperIsNotPreparedInCurrentThread) {
            Looper.loop()
        }
    }

    //Create and send a new  message to looper
    fun sendMessage(messageToSend: String) {
        //Create and post a new message to handler
        handler!!.sendMessage(createMessage(messageToSend))
    }


    // Bundle Data in message object
    private fun createMessage(messageToSend: String): Message {
        val message = Message()
        val bundle = Bundle()
        bundle.putString(MainActivity.BUNDLE_KEY, messageToSend)
        message.data = bundle
        return message
    }

    companion object {
        var handler: Handler? = null // in Android Handler should be static or leaks might occur
        private val TAG = javaClass.simpleName

    }
}

用法：

 class MainActivity : AppCompatActivity() {

    private var looperThread: LooperThread? = null

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        // start looper thread
        startLooperThread()

        // Send messages to Looper Thread
        sendMessage.setOnClickListener {

            // send random messages to looper thread
            val messageToSend = "" + Math.random()

            // post message
            looperThread!!.sendMessage(messageToSend)

        }   
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()

        //Register to Server Service callback
        val filterServer = IntentFilter(ServerService.ACTION)
        LocalBroadcastManager.getInstance(this).registerReceiver(serverReceiver, filterServer)

    }

    override fun onPause() {
        super.onPause()

        //Stop Server service callbacks
     LocalBroadcastManager.getInstance(this).unregisterReceiver(serverReceiver)
    }


    // Define the callback for what to do when data is received
    private val serverReceiver = object : BroadcastReceiver() {
        override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
            val resultCode = intent.getIntExtra(ServerService.RESULT_CODE, Activity.RESULT_CANCELED)
            if (resultCode == Activity.RESULT_OK) {
                val resultValue = intent.getStringExtra(ServerService.RESULT_VALUE)
                Log.e(MainActivity.TAG, "Server result : $resultValue")

                serverOutput.text =
                        (serverOutput.text.toString()
                                + "\n"
                                + "Received : " + resultValue)

                serverScrollView.post( { serverScrollView.fullScroll(View.FOCUS_DOWN) })
            }
        }
    }

    private fun startLooperThread() {

        // create and start a new LooperThread
        looperThread = LooperThread()
        looperThread!!.name = "Main Looper Thread"
        looperThread!!.start()

    }

    companion object {
        val BUNDLE_KEY = "handlerMsgBundle"
        private val TAG = javaClass.simpleName
    }
}

我们可以使用异步任务或意图服务吗？

  • 异步任务旨在在后台执行简短操作，并在UI线程上提供进度和结果。异步任务有限制，就像你不能创建超过128个异步任务和ThreadPoolExecutor将只允许最多5个异步任务。
  • IntentServices也被设计为做更长时间的后台任务，你可以使用LocalBroadcast与Activity进行交流。但是在任务执行后服务会被破坏。如果你想保持它运行很​​长一段时间，你需要像while(true){...}那样做。

Looper Thread的其他有意义的用例：

  • 用于2路套接字通信，其中服务器继续监听客户端套接字并写回确认
  • 背景中的位图处理。将图像URL传递给Looper线程，它将应用滤镜效果并将其存储在温度位置，然后播放图像的临时路径。
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什么是Looper？

来自DOCS

Looper

Looper类用于运行thread的消息循环。默认情况下，线程没有与之关联的消息循环;创建一个，在运行循环的线程中调用prepare()，然后loop()让它处理消息，直到循环停止。

  • Looper是一个消息处理循环：
  • Looper的一个重要特性是它与创建Looper的线程相关联
  • Looper类维护一个MessageQueue，其中包含一个列表消息。 Looper的一个重要特性是它与创建Looper的线程相关联。
  • Looper之所以如此命名是因为它实现了循环 - 接受下一个任务，执行它，然后接下一个任务，依此类推。 Handler被称为处理程序，因为有人无法创造一个更好的名字
  • Android Looper是Android用户界面中的Java类，与Handler类一起处理UI事件，如按钮点击，屏幕重绘和方向切换。

这个怎么运作？

enter image description here

创建Looper

一个线程在运行后通过调用Looper得到MessageQueue和Looper.prepare()。 Looper.prepare()标识调用线程，创建一个Looper和MessageQueue对象并关联该线程

示例代码

class MyLooperThread extends Thread {

      public Handler mHandler; 

      public void run() { 

          // preparing a looper on current thread  
          Looper.prepare();

          mHandler = new Handler() { 
              public void handleMessage(Message msg) { 
                 // process incoming messages here
                 // this will run in non-ui/background thread
              } 
          }; 

          Looper.loop();
      } 
  }

有关更多信息，请查看以下帖子

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您可以更好地了解Looper在GUI框架中的作用。 Looper是做两件事的。

1）Looper将一个正常的线程转换为一个正常的线程，该线程在run（）方法返回时终止，直到Android应用程序运行直到运行，这在GUI框架中是必需的（从技术上讲，它仍然在run（）方法返回时终止。但是让我澄清我在下面的意思）。

2）Looper提供了一个队列，其中要完成的作业被排队，这在GUI框架中也是必需的。

您可能知道，当启动应用程序时，系统会为应用程序创建一个执行线程，称为“main”，而Android应用程序通常完全在单个线程上运行，默认情况下为“主线程”。但主线程不是一些秘密，特殊线程。它只是一个普通的线程，类似于你用new Thread()代码创建的线程，这意味着它在run（）方法返回时终止！想想下面的例子。

public class HelloRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("Hello from a thread!");
    }

    public static void main(String args[]) {
        (new Thread(new HelloRunnable())).start();
    }
}

现在，让我们将这个简单的原则应用于Android应用程序。如果Android应用程序在正常线程上运行会发生什么？一个名为“main”或“UI”的线程或任何启动应用程序的线程，并绘制所有UI。因此，第一个屏幕显示给用户。所以现在怎么办？主线程终止了吗？不，它不应该。它应该等到用户做某事，对吧？但是我们怎样才能实现这种行为呢？那么，我们可以试试Object.wait()或Thread.sleep()。例如，主线程完成其初始作业以显示第一个屏幕，然后休眠。当需要执行新工作时，它会唤醒，这意味着中断。到目前为止一切顺利，但此时我们需要一个类似队列的数据结构来保存多个作业。想想用户连续触摸屏幕的情况，任务需要更长的时间才能完成。因此，我们需要一个数据结构来保持以先进先出的方式完成的工作。此外，您可以想象，使用中断实现永远运行和进程的作业到达线程并不容易，并导致复杂且通常无法维护的代码。我们宁愿为此目的创建一个新机制，这就是Looper的意义所在。 official document of Looper class说，“默认情况下，线程没有与它们关联的消息循环”，而Looper是一个“用于为线程运行消息循环”的类。现在你可以理解它的含义了。

为了使事情更清楚，让我们检查主线程转换的代码。这一切都发生在ActivityThread class。在main（）方法中，您可以找到下面的代码，它将正常的主线程转换为我们需要的东西。

public final class ActivityThread {
    ...
    public static void main(String[] args) {
        ...
        Looper.prepareMainLooper();
        Looper.loop();
        ...
    }
}

和Looper.loop()方法无限循环并将​​消息出列并一次处理一个消息：

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

因此，基本上Looper是一个用于解决GUI框架中出现的问题的类。但是这种需求也可能在其他情况下发生。实际上它是一个非常着名的多线程应用程序模式，你可以在Doug Lea的“Concurrent Programming in Java”中了解它（尤其是第4.1.4节“工作线程”会很有用）。此外，您可以想象这种机制在Android框架中并不是唯一的，但是所有GUI框架可能都需要与此类似。您可以在Java Swing框架中找到几乎相同的机制。

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Looper允许在单个线程上顺序执行任务。并且处理程序定义了我们需要执行的那些任务。这是一个典型的场景，我试图在这个例子中说明：

class SampleLooper extends Thread {
@Override
public void run() {
  try {
    // preparing a looper on current thread     
    // the current thread is being detected implicitly
    Looper.prepare();

    // now, the handler will automatically bind to the
    // Looper that is attached to the current thread
    // You don't need to specify the Looper explicitly
    handler = new Handler();

    // After the following line the thread will start
    // running the message loop and will not normally
    // exit the loop unless a problem happens or you
    // quit() the looper (see below)
    Looper.loop();
  } catch (Throwable t) {
    Log.e(TAG, "halted due to an error", t);
  } 
}
}

现在我们可以在其他一些线程（比如ui线程）中使用处理程序在Looper上发布任务来执行。

handler.post(new Runnable()
{
public void run() {
//This will be executed on thread using Looper.
    }
});

在UI线程上，我们有一个隐式Looper，允许我们处理ui线程上的消息。

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Android Looper是将MessageQueue附加到Thread的包装器，它管理队列处理。它在Android文档中看起来非常神秘，很多时候我们可能会遇到与Looper相关的UI访问问题。如果我们不了解基础知识就很难处理。

这是一个article解释Looper生命周期，如何使用它和Looper使用Handler

enter image description here

Looper = Thread + MessageQueue

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Looper和Handler的定义：

Looper是一个将线程转换为管道线程的类，Handler为您提供了一种机制，可以将任务从任何其他线程推送到其中。

细节：

因此，PipeLine Thread是一个可以通过Handler从其他线程接受更多任务的线程。

Looper之所以如此命名是因为它实现了循环 - 接受下一个任务，执行它，然后接下一个任务，依此类推。 Handler被称为处理程序，因为它用于每次从任何其他线程处理或接受下一个任务并传递给Looper（Thread或PipeLine Thread）。

例：

Looper和Handler或PipeLine Thread的非常完美的例子是下载多个图像或者在一个线程中逐个上传到服务器（Http），而不是在后台为每个网络调用启动一个新线程。

阅读更多关于Looper和Handler以及Pipeline Thread的定义：

Android Guts: Intro to Loopers and Handlers

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Looper有一个synchronized MessageQueue，用于处理放在队列中的消息。

它实现了Thread特定存储模式。

每Looper只有一个Thread。关键方法包括prepare()，loop()和quit()。

prepare()将当前的Thread初始化为Looper。 prepare()是使用static类的ThreadLocal方法，如下所示。

   public static void prepare(){
       ...
       sThreadLocal.set
       (new Looper());
   }
  1. 必须在运行事件循环之前显式调用prepare()。
  2. loop()运行事件循环，等待消息到达特定线程的消息队列。收到下一条消息后，loop()方法将Message分派给其目标处理程序
  3. quit()关闭了事件循环。它不会终止循环，而是将特殊消息排入队列

Looper可以通过几个步骤在Thread中编程

  1. 扩展Thread
  2. 调用Looper.prepare()将Thread初始化为Looper
  3. 创建一个或多个Handler来处理传入的消息
  4. 调用Looper.loop()来处理消息，直到循环被告知quit()。
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完成Thread方法后，java run()的寿命结束。相同的线程无法再次启动。

Looper将正常的Thread转换为消息循环。 Looper的关键方法是：

void prepare ()

将当前线程初始化为looper。这使您有机会创建处理程序，然后在实际启动循环之前引用此循环器。确保在调用此方法后调用loop（），并通过调用quit（）结束它。

void loop ()

在此线程中运行消息队列。一定要调用quit（）来结束循环。

void quit()

退出弯针。

导致loop（）方法终止，而不处理消息队列中的任何其他消息。

Janishar的mindorks article以很好的方式解释了核心概念。

enter image description here

Looper与一个线程相关联。如果你在UI线程上需要Looper，Looper.getMainLooper()将返回关联的线程。

你需要Looper与Handler相关联。

Looper，Handler和HandlerThread是Android解决异步编程问题的方法。

一旦你有Handler，你可以调用下面的API。

post (Runnable r)

导致Runnable r添加到消息队列中。 runnable将在连接此处理程序的线程上运行。

boolean sendMessage (Message msg)

在当前时间之前的所有待处理消息之后将消息推送到消息队列的末尾。它将在handleMessage（Message）中，在附加到此处理程序的线程中接收。

HandlerThread是一个方便的类，用于启动一个具有looper的新线程。然后可以使用looper来创建处理程序类

在某些情况下，您无法在UI线程上运行Runnable任务。例如网络操作：通过读取InputStream在套接字上发送消息，打开URL并获取内容

在这些情况下，HandlerThread很有用。你可以从Looper获得HandlerThread对象并在Handler上创建一个HandlerThread而不是主线程。

HandlerThread代码将是这样的：

@Override
public void run() {
    mTid = Process.myTid();
    Looper.prepare();
    synchronized (this) {
        mLooper = Looper.myLooper();
        notifyAll();
    }
    Process.setThreadPriority(mPriority);
    onLooperPrepared();
    Looper.loop();
    mTid = -1;
}

请参阅下面的帖子，例如代码：

Android: Toast in a thread

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这个答案与这个问题无关，但是looper的使用以及人们在所有答案中创建处理程序和looper的方式都是不好的做法（虽然有些解释是正确的），我必须发布这个：

HandlerThread thread = new HandlerThread(threadName);
thread.start();
Looper looper = thread.getLooper();
Handler myHandler = new Handler(looper);

和一个full implementation

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处理多个向下或上传Service中的项目是一个更好的例子。

Handler和AsnycTask通常用于在UI（线程）和工作线程之间传播事件/消息或延迟操作。所以他们与UI更相关。

Looper在后台处理线程相关队列中的任务（Runnables，Futures） - 即使没有用户交互或显示的UI（app在通话期间在后台下载文件）。

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