六、消息机制（Handler）
2021-09-24 本文已影响0人
木小伍
Handler
通常情况下，handler就是用来更新UI的。
1.消息机制的模型
消息机制主要包含：MessageQueue，Handler和Looper这三大部分，以及Meesage。
- Message：需要传递的消息，可以传递数据。
- MessageQueue：消息队列，但是它的内部实现，并不是用的队列，实际上是通过一个单链表的数据结构来维护消息列表，因为单链表在插入和删除有优势。主要功能向消息池投递消息（MessageQueue.enqueueMessage）和取走消息池的消息（MessageQueue.next）。
- Handler：消息辅助类，主要功能向消息池发送各种消息（Handler.sendMessage）和处理相应的消息事件（Handler.handlMessage）；
- Looper：不断循环执行（Looper.loop）,从MessageQueue中读取消息，按分发机制将消息分发给目标处理者。
2.消息机制的架构
消息机制的运行流程：在子线程执行完耗时操作，当Handler发送消息时，将会调用MessageQueue.enqueueMessage，向消息队列中添加消息。当通过Looper.loop开启循环后，会不断从线程池中读取消息，即调用MessageQueue.next方法，然后调用目标Handler（即发送该消息的Handler）的dispatchMessage方法传递消息，然后返回到Handler所在的线程，目标Handler收到消息，调用handleMessage方法，接收消息，处理消息。
image.png
3.消息机制源码解析
-
Looper
要想使用消息机制，首先要创建一个Looper。
初始化Looper
无参的情况下，默认调用prepare(true),表示的是这个Looper可以退出，而对于false的情况，表示当前Looper不能退出。
-
Looper
public static void prepare() {
prepare(true);
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
不能重复创建Looper，只能创建一个。创建Looper，并保存在ThreadLocal。其中ThreadLocal是线程本地存储区（Thread Local Storage，简称TLS），每个线程都有自己的私有的本地存储区域，不同的线程不能访问其他线程的TLS。
开启Looper
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();//获取TLS存储中的Looper对象。
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue;//获取Looper对象中的消息队列
// 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 (;;) { //进入looper的主循环方法
Message msg = queue.next(); // 可能会阻塞，因为next()方法会无线循环
if (msg == null) { //消息为空，则退出循环
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
...
msg.target.dispatchMessage(msg);//获取msg的目标Handler然后用于分发Messae。
}
}
loop()，进入循环模式，不断进行下面的操作，直到消息为空时退出循环：
- 读取MessageQueue的下一条Message，把Message分发给对应的Handler。
- 当next()，读取下一条消息，队列中已经没有消息时候，next()会无限循环，产生阻塞。等待MessageQueue中加入消息，然后重新唤醒。
- 主线程中不需要自己创建Looper,这是由于在程序启动的时候，系统已经自动调用了Looper.prepare()方法。ActivityThread中的main（）方法有调用。
- Handler
public Handler(@Nullable Callback callback, boolean async) {
// 需要先执行Looper.prepare(),才能获取Looper对象。
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
+ " 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;//设置消息是否未异步处理
}
对于handler的无参构造方法，默认采用当前线程TSL中的Looper对象，并且回调方法为null，且消息为同步处理。只要执行Looper.prepare()方法，那么便可以获取有效的Looper对象。
handler的发送消息的方法有几种，无论是post()还是send()，但是终究还是调用了sendMessageAtTime()方法。
在子线程中，使用runOnUiThread，内部调用的是handler的post()方法，最终调用的是sendMessageAtTime()方法。
public final void runOnUiThread(Runnable action) {
if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
mHandler.post(action);
} else {
action.run();
}
}
sendMessageAtTime()代码
public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
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(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
long uptimeMillis) {
msg.target = this;
msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
主要就是调用enqueueMessage方法。往消息队列里面插入一条数据。
MessageQueue 中enqueueMessage方法
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
//每一个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，回收msg,加入到消息池。
msg.recycle();
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的触发时间是队列内最早的，则加入该分支。
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
//将消息按时间顺序插入到MessageQueue。通常不需要唤醒时间队列，除非消息头部存在阻塞，并且同时Message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;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue是按照Message触发时间的先后排序排列的，队头的消息将是最早触发的，当有消息需要加入消息队列时，会从队列头开始遍历，直到找到消息应该插入的合适位置，保证所有消息的时间顺序。
-
获取消息
当发送了消息后，在MessageQueue维护了消息队列，然后在Looper中通过loop()方法，不停的获取消息。其中最重要的就是调用了queue.next()方法来获取下一条消息。
MessageQueue.next()具体实现流程
-
获取消息
@UnsupportedAppUsage
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) { //当前循环已经退出，则直接返回
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循环迭代的首次= -1
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//阻塞操作，当等待nextPollTimeoutMillis时长，或者消息队列被唤醒是都会返回。
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) {
// 当消息Handler为空时， 查询MessageQueue中的下一条异步消息msg， 为空则退出循环。
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
//设置消息的使用状态， 即flags |= FLAG_IN_USE
msg.markInUse();
// 获取一条消息，并返回。
return msg;
}
} else {
//没有消息
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// 消息正在退出，返回null
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
}
}
nativePollOnce是阻塞操作，其中nextPollTimeoutMillis表示下一个消息到来前，还需要等待的时长，当nextPollTimeoutMillis = -1时，表示消息队列中没有消息，会一直等待下去。
可以看出next()，方法根据消息的触发时间，获取下一条需要执行的消息，队列中消息为空，则会进行阻塞操作。
-
分发消息
在loop()中，获取到下一条消息后，执行 msg.target.dispatchMessage(msg)，来分发消息到目标Handler对象。msg.target实际上Handler的引用，所以该方法实际调用的是Handler的dispatchMessage()方法。
dispatchMessage()方法
-
分发消息
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
分发消息流程：
当message的msg.callback不为空时，则回调方法msg.callback.run();
当handler的mCallback不为空时，则回调mCallback.handleMessage(msg);
最后调用Handler自身的回调方法handleMessage()，默认为空实现。需要开发者重写。
优先级：
message.callback.run() > mCallback.handleMessage(msg) > handleMessage(msg)
4.消息机制总结
总结
