源碼角度講解Android消息處理機制(Handler、Looper、MessageQueue與Message)

時間  2019-11-08
標籤 源碼 角度 講解 android 消息 處理 機制 handler looper messagequeue message 欄目 Android 简体版
原文   原文鏈接

1.前言

上篇文章介紹了幾種hanlder建立方式，其實這種使用方式你們都知道，可是爲何能夠這麼作，可能不少人不知道，至少不清楚，網上不少文章也是處處粘貼，聽別說handler把Message發送到MessageQueue裏面去，Looper經過死循環，不斷從MessageQueue裏面獲取Message處理消息，由於Mesage.target就是當前hanlder，因此最後轉到handleMessage（）方法中去處理，整個流程是這樣。其實大概都是對的，以前面試的時候，我也都是這麼說，也沒有面試官深刻問過，此次正好有時間深刻源碼系統學習下，畢竟仍是要知其因此然。android

2.使用方法

package com.example.test.myapplication;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.widget.Toast;

public class MainActivity extends Activity {

    private Handler handler1 = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            if (msg.arg1 == 1) {
                Toast.makeText(MainActivity.this, "hanlder1", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
            super.handleMessage(msg);
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Message message = handler1.obtainMessage();
                message.arg1 = 1;
                handler1.sendMessage(message);
            }
        }).start();
    }
}
複製代碼

這種用法是你們最經常使用的，下面咱們就用這個來做爲切入點。面試

3.源碼講解

1）Looper，MessageQueue建立 應用啓動的時候會先調用ActivityThread的main方法，main方法會調用Looper.prepareMainLooper();建立Looper對象，Looper對象的構造方法中會建立MessageQueue對象，源碼以下所示：bash

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());

        AndroidKeyStoreProvider.install();

        // 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");
    }
複製代碼

在第23行能夠看到Looper.prepareMainLooper();方法，此方法其實就是UI線程默認爲應用建立Looper對象，咱們繼續看下prepareMainLooper（）方法的源碼：app

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

這裏經過調用調用prepare（）方法，建立了Looper對象，並且sThreadLocal若是沒有Looper，則新建Looper進去，若是存在，則拋出異常，並且從判空能夠看出一個線程最多隻能建立一個Looper對象，驗證了不少人說的一個線程一個Looper對象的說法。 上面提到在Looper的構造方法中，會建立MessageQueue對象，咱們看一下Looper構造方法：less

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

沒有錯，Looper建立的同時會建立MessageQueue，因此不少人說一個Looper對應一個MessageQueue就是從這裏來的。Looper跟MessageQueue都建立好了，接下來看如何發送Message消息。async

2）handler.sendMessage(message)發送消息到什麼地方，內部怎麼處理 要想知道發送到哪裏，怎麼處理，只有一條路，跟到源碼中去看：ide

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

前面兩個方法就不看了，直接看sendMessageAtTime（）方法，sendMessageAtTime（）方法中傳入兩個參數，msg就是咱們handler.sendMessage(message)發送的Message對象，而uptimeMillis參數則表示發送消息的時間，它的值等於自系統開機到當前時間的毫秒數再加上延遲時間，若是你調用的不是sendMessageDelayed()方法，則延遲時間就爲0。方法最後調用了enqueueMessage()。函數

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

上面方法中，會調用queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)，queue其實就是Looper構造函數中初始化的MessageQueue對象，能夠看到，handler把消息發送到MessageQueue中了。oop

3）MessageQueue對象 接下來咱們看queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);的源碼：post

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; } 複製代碼

這段代碼有點意思，其實就是入隊操做，以前一直覺得MessageQueue裏面有個列表，Message依次保存在裏面，其實並非。MessageQueue藉助Message對象（next）成員變量，實現單向鏈表，而且用一個mMessages對象表示當前待處理的消息。 咱們來分析一下上面代碼，第二十行，首先Message p = mMessages;把當前待處理的message賦值給p，接下來是一個很長的判斷if (p == null || when == 0 || when < p.when)，根據判斷能夠得知，有如下兩種狀況會執行if裏面的語句：1.應用首次調用sendMessage時，當前待處理的消息爲null，則p爲空，則會執行；2.當前傳入msg的when小於當前待處理msg的when，及當前傳入的消息要先於當前待處理mMessages獲得處理，因此傳入的msg賦值爲mMessages，而下一個待處理消息才爲原先的待處理消息。

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

當執行過多個sendMessage方法時而且消息的時間（when）比當前待處理的消息的時間（when）大，這個時候就會移動鏈表，根據時間前後，插入到合適的位置，調用以下代碼：

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;
複製代碼

不停的循環，根據when，及發送時間來前後排序，先發送的排在最前面，用message.next來指定下一個Message對象，這樣MessageQueue經過時間把多個Message組成一個單向鏈表。

4）Looper對象，取當前待處理Message。 有進就有出，如何從MessageQueue中獲取當前Message進行處理呢，這就要看Looper.loop（）方法了。這裏能夠明白爲何子線程中初始化Handler最後爲何要顯示調用Looper.loop（）方法了吧，其實至關於啓動獲取Message方法的循環，主線程中會默認調用。

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(); } } 複製代碼

能夠看到，第13行依然是一個死循環，不斷執行的queue.next()方法，next()方法其實就是作消息出隊列操做。獲取當前待處理的mMessages對象，而後讓下一條消息成爲mMessages，其實跟鏈表操做同樣，沒有難度。loop()方法的第27行，Message獲取到後，則調用msg.target.dispatchMessage(msg)方法，msg是Message對象，target是什麼呢？看下Message源碼，target實際上是發送該Message的Handler對象。 調用Message message = handler1.obtainMessage();的時候，會進行賦值：

public static Message obtain(Handler h) {
        Message m = obtain();
        m.target = h;

        return m;
    }
複製代碼

接下來固然就要看一看Handler中dispatchMessage()方法的源碼了，以下所示：

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

通常狀況下，按照咱們上面的調用方式，msg.callback，mCallback 都爲空，則會直接調用handleMessage（msg）方法，這樣終於轉到咱們的handleMessage方法中來了，在裏面去作更新UI的操做。固然有人會問，何時msg.callback，mCallback不爲空呢？ msg.callback不爲空，其實只要看看源碼裏面，哪些方法能夠賦值就能夠了：

public static Message obtain(Handler h, Runnable callback) {
        Message m = obtain();
        m.target = h;
        m.callback = callback;

        return m;
    }
複製代碼

下面是個人調用方法：

package com.example.test.myapplication;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;

public class MainActivity extends Activity {

    private Handler handler1 = new Handler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Message message = Message.obtain(handler1, new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("handler2 Thread========="+Thread.currentThread().getName());
                    }
                });
                message.arg1 = 1;
                handler1.sendMessage(message);
            }
        }).start();
    }
}
複製代碼

從打印信息能夠看到，run方法裏面其實也是主線程，這種方式其實不少，下面一一介紹。

4.其餘：

上面這個callback的調用方式你們有沒有很熟悉呢，其實有幾種是你們平時常用的：

1.Handler的post()方法 2.View的post()方法 3.Activity的runOnUiThread()方法 這些均可以在子線程中轉到主線程，從而去更新UI，至於爲何能夠呢，相信不少人不知道。 1）Handler的post()源碼

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

萬變不離其宗，其實仍是調用sendMessageDelayed方法，並且Runnable還被封裝成了Message，後面入鏈表，出鏈表過程跟前面講的都同樣。

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

只是最後的時候，msg.callback != null，他會調用handleCallback(msg);

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

這樣，run方法被調用，是否是很簡單。

2）View的post()源碼 View類中，post方法：

public boolean post(Runnable action) {
        final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
        if (attachInfo != null) {
            return attachInfo.mHandler.post(action);
        }
        // Assume that post will succeed later
        ViewRootImpl.getRunQueue().post(action);
        return true;
    }
複製代碼

居然仍是mHandler.post(action)，原理同上了。

3）Activity的runOnUiThread()源碼

public final void runOnUiThread(Runnable action) {
        if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
            mHandler.post(action);
        } else {
            action.run();
        }
    }
複製代碼

若是當前的線程不等於UI線程，仍然執行mHandler.post(action)方法，若是就在主線程，固然直接接口回調，調用run方法就能夠了。

5.總結：

因此無論何種子線程轉到主線程去刷新UI，背後原理其實都是同樣的，搞清楚了一個，都清楚了。但願看到這篇文章後，面試官再問子線程更新主線程的問題的時候，你能夠是下面的表情：

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