Android消息机制-Handler,Message,MessageQueue,Looper

简介: Android的消息是怎样传的?Handler为什么要这么用?一个简单的例子import android.os.Handler;import android.

Android的消息是怎样传的?Handler为什么要这么用?

一个简单的例子


import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.widget.TextView;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
 
    private static final String TAG = "MainActivity>";
    private final MyHandler handler=new MyHandler(MainActivity.this);
    private final MyRunable myRunable=new MyRunable(MainActivity.this);
    private TextView textView;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        textView=findViewById(R.id.textView);
        handler.postDelayed(myRunable,30000);

    }

    /**
     * 静态内部类,防止对外部类的引用
     */
    private static class MyHandler extends Handler{
        private final WeakReference<MainActivity> mainActivityWeakReference;

        public MyHandler(MainActivity mainActivity) {
            this.mainActivityWeakReference = new WeakReference<MainActivity>(mainActivity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
           MainActivity mainActivity=mainActivityWeakReference.get();
           if (mainActivity!=null){
               Log.d(TAG, "handleMessage: !!!!!!!!!");
           }else {
               Log.d(TAG, "run: mainActivity already destroy!");
           }
        }
    }

    /**
     * 静态内部类,防止对外部类的引用造成内存泄露
     */
   private static class  MyRunable implements Runnable {
        private final  WeakReference<MainActivity> mainActivityWeakReference;

       public MyRunable(MainActivity main) {
           this.mainActivityWeakReference = new WeakReference<MainActivity>(main);
       }

       @Override
       public void run() {
           MainActivity mainActivity=mainActivityWeakReference.get();
           if (mainActivity!=null){
               Log.d(TAG, "run: !!!!!!!!!!!!!!!!!!!");
           }else {
               Log.d(TAG, "run: mainActivity already destroy!");
           }
       }
   }
}

Handler 怎么发消息的?

留给开发者的接口:
post方式:


post

sendMessage方式:

  • sendMessage(Message msg)
  • sendEmptyMessage(int what)
  • sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis)
  • sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
  • sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)

两种方式发送的最终对象都是Message,发送的最终方式都是sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg),两个通用的接口变化出不同情况的接口,这样做的好处就是方便开发者灵活调用吧。很多类的构造方法也是如此

那么,继续,看sendMessageAtTime

 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;  //获取messageQueue,就是消息队列
        if (queue == null) {//队列为空,则输出异常,提示没有消息队列,方法执行结束
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

消息队列不为空,就调用enqueueMessage()方法,但是mQueue从哪儿来的?

这里可以查看Handler的构造方法:

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;
    }

Handler的构造方法我分为两类,一类是要传Looper的,一类的不传Looper的,这里是不传Looper的,不传Looper的最终都会调用上述方法,也就是用的当前线程的Looper,一般是使用的时候都是主线程的Looper,比如前面的例子就是不传Looper得到的handler。具体Looper.myLooper()怎么获取的,待会在看。一个Looper拥有一个消息队列,所以mLooper.mQueue就给Handler的mQueue赋值了

继续 看sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg)

 public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) {
        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, 0);
    }

除了最终调用enqueueMessage()传入的第三个参数,方法块几乎一摸一样,可以看出0就是将消息放在消息队列的最前面了

继续 终于羊肠小道了

 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

这里可以先看下Message类,个人认为,Message就是个消息的载体,像货箱,大货箱里面又有很多位置,比如what,arg1,arg2放int数据,obj放引用数据,位置不够还可以用Bundle; public static Message obtain()方法可以快速获取一个实例化的Message;最后有个重要的成员就是target,就是指定最终处理它的Handler对象。enqueueMessage()方法给msg的target为Handler自己,从而得出message由Handler发送,也由同一个Handler处理。

MessageQueue是如果入队的?查看enqueueMessage(Message msg, long when)

 boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        // 如果处理它的Handler为空,当然选择抛异常 
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        // 如果msg已经标记被使用了,当然选择抛异常 ,你发个已经被用的msg来干嘛
        if (msg.isInUse()) {
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }
       // 在同步的情况下,检查此队列所在的线程(比如主线程)有没有dead,dead的话回收msg,返回false,退出此方法
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                        msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
                msg.recycle();
                return false;
            }
           // 标记msg正在使用
            msg.markInUse();
           // 执行时间,队列是以时间顺序放的,0代表放队列的最前面,当然越前面就越先执行
            msg.when = when;
          // 当前待执行的Message,应该是从队列跑出来的
            Message p = mMessages;
          // 需不需要唤醒
            boolean needWake;
          // 如果当前待执行的Message为空,或者传入的msg执行时间为现在,或者执行时间还要比待执行Message的执行时间还要提前,那么当然是优先执行传入的msg啦
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // 指定下一要执行的msg
                msg.next = p;
                // 替换当前待执行的Message为新传入的msg
                mMessages = msg;
               // New head, wake up the event queue if blocked. 保证唤醒队列,可以动了
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
                // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
                // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
                // 设置唤醒状态 = 当前唤醒 并且 当前待执行的Message为空 并且 新msg为异步msg
                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;
    }

新msg入队过程

               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;
            }

首先从头开始遍历队列


遍历队列

在遍历过程的每一步判断,如果新msg的执行时间比p的执行时间提前,则停止遍历,插入新msg

image.png
image.png

在enqueueMessage中首先判断,如果当前的消息队列为空,或者新添加的消息的执行时间when是0,或者新添加的消息的执行时间比消息队列头的消息的执行时间还早,就把消息添加到消息队列头(消息队列按时间排序),否则就要找到合适的位置将当前消息添加到消息队列。

主线程的Looper是在哪儿启动消息循环的?

从Android程序的Main方法看,它就在Android.App.MainThread.java类里

 public static void main(String[] args) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
        SamplingProfilerIntegration.start();

        // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
        // disable it here, but selectively enable it later (via
        // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
        CloseGuard.setEnabled(false);

        Environment.initForCurrentUser();

        // Set the reporter for event logging in libcore
        EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());

        // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
        final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
        TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);

        Process.setArgV0("<pre-initialized>");

        Looper.prepareMainLooper();

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

可以看到调用了Looper.prepareMainLooper(),然后实例化了一个sMainThreadHandler,然后Looper.loop(),相当于主线程的消息循环就在这儿启动了。

具体分析Looper

prepareMainLooper()

 public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

prepare(false):

 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));
    }

sThreadLocal 设置了一个Looper实例

myLooper()方法:

 /**
     * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
     * null if the calling thread is not associated with a Looper.
     */
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

主线程的looper就是从sThreadLocal得到的,可以知道这里用了ThreadLocal类,那么ThreadLocal是干嘛的呢?

ThreadLocal干嘛的?

这里采用该作者的讲解,理解Java中的ThreadLocal

1.ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。
2.通常情况下,我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。而使用ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问,其他线程则无法访问和修改。
3.正如Android的Looper,设计出来就是一个线程维护一个Looper,使用ThreadLocal保证了一个线程最多一个Looper,其实分析下ThreadLocal相关的方法,就知道ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中,所以只能在本线程中访问,其他线程无法访问

Looper怎样循环的?

前面的代码可以知道,main方法里,创建了主线程的Looper,而且调用loop()方法

 /**
     * Run the message queue in this thread. Be sure to call
     * 运行当前线程的消息队列
     * {@link #quit()} to end the loop.
     */
    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
            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            final long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;

            final long traceTag = me.mTraceTag;
            if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }
            final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
            final long end;
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            if (slowDispatchThresholdMs > 0) {
                final long time = end - start;
                if (time > slowDispatchThresholdMs) {
                    Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on "
                            + Thread.currentThread().getName() + ", h=" +
                            msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what);
                }
            }

            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.recycleUnchecked();
        }
    }

就是不断地从messageQueue中取得新消息,如果消息不为空就调用message地target也就是处理它的Handler处理它,为空就退出循环。queue.next()可能会阻塞,查了查资料,两种情况下线程会进入等待状态,两种情况,一是当消息队列中没有消息时,它会使线程进入等待状态;二是消息队列中有消息,但是消息指定了执行的时间,而现在还没有到这个时间,线程也会进入等待状态。消息队列中的消息是按时间先后来排序的,后面我们在分析消息的发送时会看到。

我觉主线程的消息队列随时都有消息,很少有空闲的时候,因为应用启动后,界面不断刷新,那些控件的触摸事件等等各种各样的事件都需要处理,也许都添加进了主线程的事件队列(这个有待验证,我推测是这样的),那这样,主线程的任务也太多了吧。

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