Android異步消息機制實現原理分析

1、 概述

Handler 、 Looper 、Message 這三者都與Android異步消息處理線程相關的概念。那麼什麼叫異步消息處理線程呢?
異步消息處理線程啓動後會進入一個無限的循環體之中,每循環一次,從其內部的消息隊列中取出一個消息,然後回調相應的消息處理函數,執行完成一個消息後則繼續循環。若消息隊列爲空,線程則會阻塞等待。
說了這一堆,那麼和Handler 、 Looper 、Message有啥關係?其實Looper負責的就是創建一個MessageQueue,然後進入一個無限循環體不斷從該MessageQueue中讀取消息,而消息的創建者就是一個或多個Handler 。
2、 源碼解析

1、Looper

對於Looper主要是prepare()和loop()兩個方法。
首先看prepare()方法

public static final void prepare() {  
       if (sThreadLocal.get() != null) {  
           throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");  
       }  
       sThreadLocal.set(new Looper(true));   }

sThreadLocal是一個ThreadLocal對象,可以在一個線程中存儲變量。可以看到,在第5行,將一個Looper的實例放入了ThreadLocal,並且2-4行判斷了sThreadLocal是否爲null,否則拋出異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被調用兩次,同時也保證了一個線程中只有一個Looper實例~相信有些哥們一定遇到這個錯誤。
下面看Looper的構造方法:

private Looper(boolean quitAllowed) {  
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);  
        mRun = true;  
        mThread = Thread.currentThread();  
} 

在構造方法中,創建了一個MessageQueue(消息隊列)。
然後我們看loop()方法:
[java] view plain copy

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  
            Printer logging = me.mLogging;  
            if (logging != null) {  
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +  
                        msg.callback + ": " + msg.what);  
            }  
  
            msg.target.dispatchMessage(msg);  
  
            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.recycle();  
        }  
}  

第2行:

public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}

方法直接返回了sThreadLocal存儲的Looper實例,如果me爲null則拋出異常,也就是說looper方法必須在prepare方法之後運行。
第6行:拿到該looper實例中的mQueue(消息隊列)
13到45行:就進入了我們所說的無限循環。
14行:取出一條消息,如果沒有消息則阻塞。
27行:使用調用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交給msg的target的dispatchMessage方法去處理。Msg的target是什麼呢?其實就是handler對象,下面會進行分析。
44行:釋放消息佔據的資源。

Looper主要作用:
1、 與當前線程綁定,保證一個線程只會有一個Looper實例,同時一個Looper實例也只有一個MessageQueue。
2、 loop()方法,不斷從MessageQueue中去取消息,交給消息的target屬性的dispatchMessage去處理。
好了,我們的異步消息處理線程已經有了消息隊列(MessageQueue),也有了在無限循環體中取出消息的哥們,現在缺的就是發送消息的對象了,於是乎:Handler登場了。

2、Handler

使用Handler之前,我們都是初始化一個實例,比如用於更新UI線程,我們會在聲明的時候直接初始化,或者在onCreate中初始化Handler實例。所以我們首先看Handler的構造方法,看其如何與MessageQueue聯繫上的,它在子線程中發送的消息(一般發送消息都在非UI線程)怎麼發送到MessageQueue中的。

public Handler() {  
        this(null, false);  
}  
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;  
    }  

14行:通過Looper.myLooper()獲取了當前線程保存的Looper實例,然後在19行又獲取了這個Looper實例中保存的MessageQueue(消息隊列),這樣就保證了handler的實例與我們Looper實例中MessageQueue關聯上了。
然後看我們最常用的sendMessage方法
[java] view plain copy

public final boolean sendMessage(Message msg)  
 {  
     return sendMessageDelayed(msg, 0);  
 }  

[java] view plain copy

public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {  
     Message msg = Message.obtain();  
     msg.what = what;  
     return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);  
 }  

[java] view plain copy

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)  
   {  
       if (delayMillis < 0) {  
           delayMillis = 0;  
       }  
       return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);  
   }  

[java] view plain copy

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);      }

輾轉反則最後調用了sendMessageAtTime,在此方法內部有直接獲取MessageQueue然後調用了enqueueMessage方法,我們再來看看此方法:
[java] view plain copy

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

enqueueMessage中首先爲meg.target賦值爲this,【如果大家還記得Looper的loop方法會取出每個msg然後交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理消息】,也就是把當前的handler作爲msg的target屬性。最終會調用queue的enqueueMessage的方法,也就是說handler發出的消息,最終會保存到消息隊列中去。

現在已經很清楚了Looper會調用prepare()和loop()方法,在當前執行的線程中保存一個Looper實例,這個實例會保存一個MessageQueue對象,然後當前線程進入一個無限循環中去,不斷從MessageQueue中讀取Handler發來的消息。然後再回調創建這個消息的handler中的dispathMessage方法,下面我們趕快去看一看這個方法:
[java] view plain copy

public void dispatchMessage(Message msg) {  
        if (msg.callback != null) {  
            handleCallback(msg);  
        } else {  
            if (mCallback != null) {  
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                    return;  
                }  
            }  
            handleMessage(msg);  
        }  
    }  

可以看到,第10行,調用了handleMessage方法,下面我們去看這個方法:
[java] view plain copy

/** 
   * Subclasses must implement this to receive messages. 
   */  
  public void handleMessage(Message msg) {  
  }  

可以看到這是一個空方法,爲什麼呢,因爲消息的最終回調是由我們控制的,我們在創建handler的時候都是複寫handleMessage方法,然後根據msg.what進行消息處理。
例如:

private Handler mHandler = new Handler()  
    {  
        public void handleMessage(android.os.Message msg)  
        {  
            switch (msg.what)  
            {  
            case value:  
                  
                break;  
  
            default:  
                break;  
            }  
        };  
    };  

到此,這個流程已經解釋完畢,讓我們首先總結一下
1、首先Looper.prepare()在本線程中保存一個Looper實例,然後該實例中保存一個MessageQueue對象;因爲Looper.prepare()在一個線程中只能調用一次,所以MessageQueue在一個線程中只會存在一個。
2、Looper.loop()會讓當前線程進入一個無限循環,不端從MessageQueue的實例中讀取消息,然後回調msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
3、Handler的構造方法,會首先得到當前線程中保存的Looper實例,進而與Looper實例中的MessageQueue想關聯。
4、Handler的sendMessage方法,會給msg的target賦值爲handler自身,然後加入MessageQueue中。
5、在構造Handler實例時,我們會重寫handleMessage方法,也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終調用的方法。
好了,總結完成,大家可能還會問,那麼在Activity中,我們並沒有顯示的調用Looper.prepare()和Looper.loop()方法,爲啥Handler可以成功創建呢,這是因爲在Activity的啓動代碼中,已經在當前UI線程調用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。
3、Handler post
今天有人問我,你說Handler的post方法創建的線程和UI線程有什麼關係?
其實這個問題也是出現這篇博客的原因之一;這裏需要說明,有時候爲了方便,我們會直接寫如下代碼:

mHandler.post(new Runnable()  
        {  
            @Override  
            public void run()  
            {  
                Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());  
                mTxt.setText("yoxi");  
            }  
        });  

然後run方法中可以寫更新UI的代碼,其實這個Runnable並沒有創建什麼線程,而是發送了一條消息,下面看源碼:

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;  
  }  

可以看到,在getPostMessage中,得到了一個Message對象,然後將我們創建的Runable對象作爲callback屬性,賦值給了此message.
注:產生一個Message對象,可以new ,也可以使用Message.obtain()方法;兩者都可以,但是更建議使用obtain方法,因爲Message內部維護了一個Message池用於Message的複用,避免使用new 重新分配內存。
[java] view plain copy

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);  
   } 

最終和handler.sendMessage一樣,調用了sendMessageAtTime,然後調用了enqueueMessage方法,給msg.target賦值爲handler,最終加入MessagQueue.
可以看到,這裏msg的callback和target都有值,那麼會執行哪個呢?
其實上面已經貼過代碼,就是dispatchMessage方法:

public void dispatchMessage(Message msg) {  
       if (msg.callback != null) {  
           handleCallback(msg);  
       } else {  
           if (mCallback != null) {  
               if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                   return;  
               }  
           }  
           handleMessage(msg);  
       }  
   }  

第2行,如果不爲null,則執行callback回調,也就是我們的Runnable對象。

好了,關於Looper , Handler , Message 這三者關係上面已經敘述的非常清楚了。
最後來張圖解:

希望圖片可以更好的幫助大家的記憶~~
4、後話

其實Handler不僅可以更新UI,你完全可以在一個子線程中去創建一個Handler,然後使用這個handler實例在任何其他線程中發送消息,最終處理消息的代碼都會在你創建Handler實例的線程中運行。

new Thread()  
        {  
            private Handler handler;  
            public void run()  
            {  
  
                Looper.prepare();  
                  
                handler = new Handler()  
                {  
                    public void handleMessage(android.os.Message msg)  
                    {  
                        Log.e("TAG",Thread.currentThread().getName());  
                    };  
                };
            Looper.loop();                                                                                                                              }     
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章