Android 消息機制之 MessageQueue 消息隊列

概述

Android 消息機制主要指的是 Handler 的運行機制及其所依賴的 MessageQueue 和 Looper 的工作過程,Handler、MessageQueue、Looper組成一個相互聯繫的整體。本文先從 MessageQueue 的源碼來說明其實現原理。

MessageQueue 原理

MessageQueue ,顧名思義,意爲消息隊列,其操作主要有插入和讀取。插入對應的方法爲 enqueueMessage(),即往消息隊列中插入一條消息,而讀取對應next(),該方法會從消息隊列中取出一條消息並將其從消息隊列中刪除。雖然 MessageQueue 的名字包含隊列(Queue),但是其底層實現採用的是單鏈表,這是因爲鏈表在插入和刪除方面的性能好。下面看其源碼實現。

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
       ... ...//省略
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {//如果中止了,直接返回
                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;
            }

            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                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.
                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;
    }

enqueueMessage()中,Message 對象 p 代表下一個消息,對於新進來的消息,如果滿足條件: p == null || when == 0 || when < p.when,那麼就將它插在消息列表的最前面;否則,就按照消息觸發的時間( when 字段)來插入消息。也就是說,消息的插入是按照時間順序從小到大進行的。

接下來在看看獲取消息的 next() 方法:

Message next() 

        .....//省略
        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        // 1.如果nextPollTimeoutMillis=-1,一直阻塞不會超時。
        // 2.如果nextPollTimeoutMillis=0,不會阻塞,立即返回。
        // 3.如果nextPollTimeoutMillis>0,最長阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒(超時)
        //   如果期間有程序喚醒會立即返回。
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }
            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;
                //如果target==null,那麼它就是屏障,需要循環遍歷,一直往後找到第一個異步的消息
                if (msg != null && msg.target == null) {
                 // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                if (msg != null) {
                    //如果有消息需要處理,先判斷時間有沒有到,如果沒到的話設置一下阻塞時間,
                    //場景如常用的postDelay
                    if (now < msg.when) {
                       //計算出離執行時間還有多久賦值給nextPollTimeoutMillis,
                       //表示nativePollOnce方法要等待nextPollTimeoutMillis時長後返回
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // 獲取到消息
                        mBlocked = false;
                       //鏈表操作,獲取msg並且刪除該節點 
                        if (prevMsg != null) 
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        msg.markInUse();
                        //返回拿到的消息
                        return msg;
                    }
                } else {
                    //沒有消息,nextPollTimeoutMillis復位
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
                .....//省略

    }

先說一下,MessageQueue 的數據結構爲一個單向鏈表,Message 對象有個 next 字段保存列表中的下一個,MessageQueue 中的 mMessages 保存鏈表的第一個元素。

可以看到,next() 是一個無限循環的方法,讀取消息時如果有消息就將該消息從消息列表中移除並返回該消息,否則就一直阻塞。

參考:

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