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Android 中的消息机制

时间:2016-11-05 09:49来源:未知 作者:最模板 点击:
写一个路线的博客,如事件分发机制,自定义View,View的绘制机制和加载过程,Activity的加载过程等等 。 进入正题。执行耗时的操作,比如网络请求,IO操作等,需要在子线程中运行,

写一个路线的博客,如事件分发机制,自定义View,View的绘制机制和加载过程,Activity的加载过程等等 。

进入正题。执行耗时的操作,比如网络请求,IO操作等,需要在子线程中运行,不然会阻塞主线程。

而执行完网络请求等耗时操作后通常需要更新UI,如果在子线程中更新UI,那么程序会崩溃。因为Android的UI是线程不安全的。

解决的方案是只需把更新UI的操作切换到主线程即可,这时就轮到Handler出场了,相信大家都对Handler的用法很熟悉了。当我们在子线程向服务端拉取数据后,主线程是不知道的,这时handler在子线程发送一个消息到主线程告诉主线程:我已经请求数据完毕,现在你要更新UI了。然后handlerMessage方法接收到消息即可处理数据更新UI。

这一切都是那么的自然。

Android中的消息机制,由四个角色承担。分别是Handler,Looper(消息循环),MessageQueue(消息队列),Thread。

看到下图这四个角色的关联,先有一个大概的认识

那接下来就从源码(Api-23)的角度一起来学习消息机制吧

先从handler对象的创建开始,接着再分析handler怎么发送消息。

我们通常在主线程中创建handler,看看他的构造方法。

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

可以看到这个无参数的构造方法,内部使用this关键字调用含有两个参数的构造方法。那就找到两个参数的构造方法,源码如下:

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;
}

可以看到Looper调用myLooper方法获取到Looper对象, 如果mLooper == null的话,会抛出

Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()

的异常。大概的意思就是无法在没有调用Looper.prepare()的线程中创建handler。

我在刚开始学习Handler的时候经常会遇到这个错误。不急,等下在分析到底为什么,现在我们只需要知道如果Looper.myLooper()没有获取到Looper对象的话就会报这个错。

到了这里,Handler和Looper就建立起了关联。接着往下看完最后几行代码

mQueue = mLooper.mQueue;

从Looper对象中取出MessageQueue对象并赋值。MessageQueue就是消息队列,那么他里面存储着很多消息吗?

到了这一步,Handler通过Looper与MessageQueue也建立起了关联。

我们跟踪Looper的myLooper方法进去,解决为什么会抛出Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare()异常。

myLooper方法源码如下:

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

只有一行代码,从线程中取出Looper对象,那么我们有理由相信,这个ThreadLocal是通过set方法把Looper对象设置进去的。

想一想ThreadLocal在哪里把Looper对象设置进去了呢。回到刚才想要解决的问题:Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare() 。那会不会是Looper的prepare方法呢?

public static void prepare() {
    prepare(true);
}

prepare方法调用了它的一个参数的重载,那么我们就看看那个重载的方法

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));
}

找到了线索,ThreadLocal确实是在Looper的prepare方法里把Looper对象设置进去的,而且从第一行的判断可以知道,一个线程只有一个Looper对象。

到了这里,Looper与ThreadLocal建立起了关联。可以看下Looper的构造方法

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

创建了一个MessageQueue对象。

好,结合我们的分析可以知道,如果Looper没有调用prepare方法,ThreadLocal的get方法就会返回空,那么Looper.myLooper()也会返回空,所以就抛出了 Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare() 的异常。

那么问题又来了,我们写程序时好像没有手动调用Looper.prepare()吧,也不会抛出异常。前面提到,我们通常都是在主线程,也就是UI线程中创建handler的。而在主线程中,系统已经为我们创建了一个Looper对象,所以不会抛出异常了。。。而那些会抛出异常报错的情况,是在子线程中创建的handler,但是又没有调用Looper.prepare()去创建Looper对象。

继续前进。那就来看看,主线程在什么时候创建了Looper对象吧。

在ActivityThread的main方法,这个方法是应用程序的入口。

main方法的源码如下:

public static void main(String[] args) {

    //代码省略

    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");
}

找到了Looper.prepareMainLooper(),这和Looper.prepare()太像了吧,跟进去看看

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

又兜了回来,还是调用了prepare方法的。所以主线程是已经创建了一个Looper对象的。

Handler的创建过程分析完毕,现在总算搞明白了。

那先总结一下,Handler的创建是依赖于Looper的。而主线程是默认创建了一个Looper对象的。每一个Looper会关联一个线程(ThreadLocal中封装了Looper)。每一个Looper中又会封装一个消息队列。

这样一来,handler,Looper,MessageQueue,Thread四个角色就关联了起来,你中有我,我中有你。

handler在主线程中创建,是因为要和主线程的消息队列关联起来,那样handler的handleMessage方法才会在主线程中执行,那么这样在更新UI就是线程安全的了。

接着继续吧,还很多问题没有解决

相信你更想了解Handler是怎么发送消息的。通常我们是创建一个Message对象,并将一些从服务端拉取的数据,标记,参数等赋值到Message的一些字段what,arg1,obj等,handler调用sendMessage方法发送,就能将这个数据发送到主线程,然后在handlerMessage方法处理更新UI即可。

那我们就从handler的sendMessage方法开始寻找信息

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

sendMessage会调用sendMessageDelayed方法并将message对象传进去,第二个参数是延时时间,使用sendMessage方法时默认为0的。

那么来到sendMessageDelayed方法

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

兜兜转转,最终会调用sendMessageAtTime方法,并将message对象传进。

继续跟进sendMessageAtTime方法,

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);
}

上面分析了,在创建Looper对象的时候,会创建一个MessageQueue,所以只要Looper是正常创建的话,消息队列是不为空的。

那么到最后一行的enqueueMessage方法,源码如下:

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

可以看到最后一行调用了MessageQueue的enqueueMessage方法。

注意: 上面贴出的enqueueMessage是Handler的方法,不是MessageQueue的,只是做了一层包装而已,真正的入队消息队列的操作当然是在MessageQueue中。而且从第一行的msg.target = this中可以知道,msg的target字段,其实就是handler。

MessageQueue的enqueueMessage方法源码如下:

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    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) {
            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;
}

Messagequeue中有一个对象mMessage用于指向当前传进的msg,即最新的消息。而刚才的sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法,第二个参数指定了时间,然后在这里按照这个uptimeMillis来进行消息的排序,而我分析的结果msg.next是指向下一个消息,这样每一个消息都是按照时间的排序关联了起来,排在前面的消息指向了排在后面的消息。

以上是进入消息队列的分析,handler调用sendMessage方法的最终将message对象传进messagequeue。

完毕,那么消息是怎么从消息队列出来的呢?

这时我们要回看ActiviryThread的main方法,去寻找点线索。源码在上面已贴出。

发现了倒数第二行的Looper.loop(),简单理解就是消息循环执行循环操作。

这里一定能满足我们的好奇心。那么跟进。loop方法的源码如下:

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.recycleUnchecked();
    }
}

抓重点看就好。首先是调用myLooper方法获取到Looper对象,这里是没问题的,那就继续

MessageQueue queue = me.mQueue

然后从Looper对象中取出关联的消息队列,

接着进入了一个死循环,调用messagequeue的next方法取出message对象。这个next方法我没看懂,所以不贴源码出来分析了,反正next方法的作用就是取出message对象的。有兴趣的同学自己去研究研究吧。

到这里可以总结一下:通过Looper.prepare()来创建Looper(消息循环)对象,然后通过Looper.loop()来执行消息循环,Looper.prepare()和Looper.loop()通常是成对出现的。

好,回来继续

经过一系列的判断后会来到这里,很重点

msg.target.dispatchMessage(msg);

上面已经分析,msg.target就是handler,那么这行代码的意义就是调用handler的dispatchMessgage的方法去分发消息,

那么看到dispatchMessage的方法源码,相信谜底就要揭开了

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

从上述的代码跟踪中,都没有发现给message的callback字段赋值,那么我们就先不搭理,默认callback为空,那么就一定会来到handleMessage方法。

message对象传递到了handleMessage方法。

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

handleMessage是一个空方法,需要我们去重写。

至此,海阔天空。完美的从子线程切换到主线程,我不得不说Android的源码设计是多么精彩。

以上就是handler使用sendMessage方法发送消息的源码分析。

为什么我会这么说呢?因为handler还有一种方法可以发送消息,是post方法,理解这个方法。可以解决刚才没搭理的那个message的callback字段的问题。看到post方法源码

public final boolean post(Runnable r)
{
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

接收一个实现了Runable接口的对象,然后将其传进getPostMessage()方法。跟进getPostMessage()方法看看

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m;
}

其实就是将Runable包装成message的callback嘛。

所以,如果我们使用post方法发送消息,callback字段是不为空的,那么就会执行handleCallback()方法,而不是执行handleMessage方法了。

handleCallback方法源码如下:

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}

直接是调用run方法,表明我们直接在run方法里进行UI操作就行了。

我们发现不管是使用post方法还是sendMessage方法来发送消息,最终都会调用sendMessageDelayed方法。handler将消息追加到消息队列中的过程都是一样的,然后Looper不断的从MessageQueue中取出消息,并由handler去分发消息,处理消息,这样就构成了完善的Android消息机制体系。

呼,终于结束了,搞定了Android的消息机制,才能更深刻的理解Android中的多线程。以后的时间里一起打怪升级。

(责任编辑:最模板)
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