彻底搞明白Android消息机制
2018-07-20 本文已影响26人
AntDream
Android中的消息机制主要是指Handler的运行机制，而Handler的运行又离不开Looper和MessageQueue。
MessageQueue
- MessageQueue用来接收Hnadler发送过来的消息Message，其内部是用单链表的数据结构来存储消息列表的。
//MessageQueue.class
Message next() {
...
for (;;) {
...
synchronized (this) {
...
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 {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
...
}
...
}
}
- MessageQueue在调用Looper的prepare方法时创建。
//Looper.class
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");
}
//将Looper存到当前线程的ThreadLocal中
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
//创建MessageQueue
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
- MessageQueue的next方法是一个无限循环，除非调用quit方法才会停止
Message next() {
...
for (;;) {
...
synchronized (this) {
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
//返回null，退出循环
return null;
}
}
...
}
...
}
void quit(boolean safe) {
...
synchronized (this) {
...
//这样MessageQueue就退出循环啦
mQuitting = true;
...
}
}
Looper
- Looper用于从MessageQueue中取出待处理的消息，会调用MessageQueue的next方法来取消息。如果MessageQueue中没有消息，Looper就会一直阻塞等待，除非MessageQueue返回null才退出消息的循环监听。
- 调用Looper的prepare方法后会创建MessageQueue和Looper。但需要调用Looper的loop方法才会开启消息循环，Looper才会开始循环监听MessageQueue中的消息
- Looper取到消息后，会调用消息Message所对应的Handler的dispatchMessage方法来处理消息。这样Handler的dispatchMessage方法就会在Looper所在的线程中执行了。
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
//调用loop方法前，必须先通过prepare方法创建looper和消息队列MessageQueue
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 (;;) {
//调用MessageQueue的next方法取消息，因为next是个无限循环，所以loop方法也会阻塞
Message msg = queue.next(); // might block
//只有在调用MessageQueue的quit方法后MessageQueue才会返回null，才会退出循环监听
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
...
try {
//msg.target就是Handler，这里就是调用Handler的dispatchMessage方法来处理消息。
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
...
}
}
Handler
- Looper获取到消息后，最后会交给Handler的dispatchMessage方法处理
//Handler.class
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
- 首先看看Message的callbac是否为null，不为null就通过handleCallback方法来处理消息。
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
- Message的callback是个Runnable对象，是Handler的post方法传递的Runnable参数。
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
- 如果callback参数为null，就检查mCallback参数是否为null。不为null就调用mCallback的handleMessage方法处理消息。mCallback是一个Callback接口
/**
* Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
* having to implement your own subclass of Handler.
*
* @param msg A {@link android.os.Message Message} object
* @return True if no further handling is desired
*/
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
- 如果我们在使用Handler时不想派生Handler的子类，就可以用Callback的方式
private Handler callbackHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
return false;
}
});
- 如果mCallback参数也为null，那就调用handleMessage方法处理消息，也就是我们用派生Handler子类的方式创建Handler时重写的handleMessage方法
//Handler.class
/**
* Subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}
- 用派生Handler子类的方式创建Handler
private static class MyHandler extends Handler {
@Override
public void handleMessage(Message message) {
switch (message.what) {
case MESSAGE_TAG:
Log.d(Thread.currentThread().getName(),"receive message");
break;
default:
break;
}
}
}
Handler为什么能切换线程？
一句话总结就是：Handler是线程间共享的一个对象，而Looper则是每个线程私有的。
怎么理解上面的说法呢？
- Handler是共享的意思是，在需要切换的2个线程中都能访问我们创建的Handler对象，比如能调用Handler的sendMessage方法。
- 比如下面的代码中myHandler变量是在HandlerActivity的onCreate方法中创建的，也就是在UI线程中。myHandler即可以在UI线程中调用，也可以在子线程中调用。
public class HandlerActivity extends Activity {
public static final int MESSAGE_TAG = 0x01;
private MyHandler myHandler;
//通过派生Handler子类的方式创建我们的Handler
private static class MyHandler extends Handler {
@Override
public void handleMessage(Message message) {
switch (message.what) {
case MESSAGE_TAG:
Log.d(Thread.currentThread().getName(),"receive message");
break;
default:
break;
}
}
}
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
//创建Handler
myHandler = new MyHandler();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Message message = new Message();
message.what = MESSAGE_TAG;
//在子线程中调用UI线程创建的myHandler，发送消息
myHandler.sendMessage(message);
}
}).start();
}
}
- 调用Handler发送消息以后怎么就把线程从子线程切换到UI线程了呢？这是因为每一个Handler在创建的时候都需要当前线程有Looper，而每个线程都会有自己的Looper
//Handler.class
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...
//获取Looper，如果当前线程没有Looper就会抛异常
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;
}
//Looper.class
//每个线程都有一个自己的ThreadLocal，用于存储当前线程中的数据
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//每个线程只能有一个Looper
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//第一次调用Looper的prepare方法创建Looper时就会将Looper存入当前线程的ThreadLocal中
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
//从当前线程中的ThreadLocal中获取Looper
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
- 从上面的源码中我们可以看到，每个Handler都对应一个Looper，而每个线程都有自己的Looper，而且每个线程只能有一个Looper。虽然每个线程我们可以创建多个Handler，但是实际上对应的都是一个Looper。
//Handler.class
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(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(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
//往MessageQueue中插入消息
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
- 从上面的源码中我们可以看出Handler的sendMessage方法所做的只是将Message插入到对应的MessageQueue当中。这样Looper调用MessageQueue的next方法就会取到添加的信息，Looper取到信息以后就会调用Handler的handleMessage方法处理信息。
- 而因为上面我们分析过，Looper是每个线程独有的。那这个Looper所在的线程是哪个，上面调用Handler的handleMessage方法的逻辑就是在哪个线程中执行的。
- 所以Handler的handleMessage方法是运行在创建Handler的线程中的。
总结
Handler机制
我们用上面派生Handler的子类的例子来总结下Handler机制
- 首先我们在需要执行Handler的handleMessage方法的线程中创建Handler，比如在UI线程中，这样以来后面我们在子线程中执行完耗时的任务后就可以给Handler发送一个消息，最后在Handler的handleMessage方法中更新UI
- 在子线程中执行完耗时任务，比如网络请求后，将结果封装在Message中通过Handler的sendMessage方法把消息插入到Handler的消息队列
- Handler的Looper取到MessageQueue中的消息后交由Handler调用handleMessage方法执行。从而就把逻辑从子线程切换到了UI线程，并带回了子线程的执行结果
一句话就是：我们在UI线程中创建的Handler，里面用的Looper是UI线程的。当我们在子线程中调用sendMessage方法插入消息后，Handler的Looper会去取消息出来，然后调用Handler的handleMessage方法。所以handleMessage方法执行的线程就是Looper所在的线程，这样就从调用sendMessage方法的子线程切换到了调用handleMessage方法的Looper所在的线程了。
使用Handler的3种方式
- 使用Handler有3种方式，分别是：派生Handler子类、Callback接口、post一个Runnable
- 派生Handler子类、Callback接口上面的分析中都举过例子，post一个Runnable的方式并不常用，这里也贴个简单的例子
public class HandlerActivity extends Activity {
private Handler myHandler;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
myHandler = new Handler();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
myHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.d(Thread.currentThread().getName(),"receive message");
}
});
}
}).start();
}
}
- 需要注意理解的是上面的run方法执行的线程也是在创建Handler的线程，在这个例子中就是UI线程。其实就是相当于把handleMessage方法中的代码直接放在run方法中了而已。
注意点
- 主线程，也就是UI线程中的Looper和消息队列，在我们启动应用的时候系统已经为我们创建好了，所以我们可以在Activity中直接就创建Handler而不会报错
- 消息队列MessageQueue底层是单链表结构，插入删除有优势。通过Handler发送的多条消息会按发送的顺序排队执行。
- 由于Looper的loop方法是个无限循环，所以子线程中创建的Handler在明确不需要再使用时需要调用Looper的quit方法来退出循环。
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