android消息傳播機制

時間 2019-11-19

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Handler,Looper,Message,MessageQueue學習小結

背景介紹

Andorid消息機制主要是指Handler的運行機制，Handler的運行須要底層的MessageQueue和Looper的支撐。MessageQueue是消息的存儲單元，Looper是對這個消息隊列進行無限循環查詢的操做人。數組

關於UI更新，Android規定不能在子線程更新UI，這是ViewRootImpl對UI進行的驗證操做。安全

void checkThread() {
    if (mThread != Thread.currentThread()) {
            throw new CalledFromWrongThreadException(
                    "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
        }
｝

每次加載UI的時候ViewRootImpl對更新UI線程進行檢查，不是的話則爆一個異常出來。async

所以UI更新的時候須要在主線程。可是在主線程有太多操做會致使ANR，所以複雜操做須要在子線程中進行。ide

問題來了，假如須要一個很複雜的操做，其中須要將最後的結果更新在UI中，咱們勢必不能在主線程中進行了。此時須要一個能在子線程中與主線程進行溝通的橋樑，來協助咱們在子線程中，與主線程通訊，讓主線程來更新UI。所以Android爲咱們提供了Handler解決這個問題。函數

（系統之因此不讓咱們在子線程中更新UI，是由於UI控件是線程不安全的，若被多個子線程操做更新UI，會致使各類問題。可是咱們加鎖的話，又會由於粒度太粗致使UI訪問的效率下降）oop

使用方法

使用Handler的大體流程：post

一、首先建立一個Handler對象，能夠直接使用Handler無參構造函數建立Handler對象，也能夠繼承Handler類，重寫handleMessage方法來建立Handler對象。學習

二、Handler建立完畢以後，其內部的Looper以及MessageQueue就能夠和Handler一塊兒協同工做。咱們能夠Post一個Runnabe對象投遞到Handler內部的Looper中去處理，也能夠經過Handler的send方法發送一個消息，這個消息一樣給Looper去處理（Post最終也是使用的send）。三、當Handler的send方法被調用時，他會調用MessageQueue的enqueueMessage方法，將這個消息放入消息隊列中，而後Looper一旦發現有新的消息時，就會自動處理這個信息，最終消息中的Runnable或者Handler的handleMessage方法會被調用。（因爲Looper是在主線程中的，所以Handler的業務至關於給Looper去操做了，所以就是在主線程中進行的處理）。ui

消息機制分析

-----------------------threadLocalthis

ThreadLocal是一個線程內部的數據存儲類，咱們可使用他在指定的線程中進行數據的存儲。當數據存儲以後，只能在制定線程中獲取到存儲的數據，其餘線程則沒法獲取到數據。

通常來講，當某些數據是以線程爲做用域而且不一樣線程須要具備不一樣的數據副本，這個時候就須要使用ThreadLocal。

ThreadLocal的工做原理，即是在他的set方法

public void set(T value){
        Thread currentThread = Thread.currentThread();//獲取當前線程
        Values values = values(currentThread);
        if(values == null){//當前線程下的該值爲空則建立一個針對該線程存在的values
            values = initializeValues(currentThread);
        }
        values.put(this,value);
    }

所以每一個值都具備了當前thread的信息，不一樣thread的話會直接初始化。

get方法：

public T get(){
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        Values values = values(currentThread);
        if(values != null){
            Object[] table = values.table;
            int index = hash & values.mask;
            if(this.reference == table[index]){
                return (T) table[index + 1];
            }
        }else{
            values = initializeValues(currentThread);//此時爲NULL
        }
        return (T) values.getAfterMiss(this);
    }

也很明顯，也是包含了對線程的判斷。所以如果該線程未初始化此參數，便得到的爲null，並且不會產生線程不對的狀況。

從ThreadLocal的set和get方法中能夠看出，他們所操做的對象都是當前線程的localValues對象的table數組。所以在不一樣的線程中訪問同一個threadLocal的set和get方法，他們對threadLocal所作的讀寫操做僅限於各自線程的內部，所以能夠在多個線程中互不干擾的存儲和修改數據。

消息隊列的工做原理

MessageQueue主要包含兩個操做：插入和讀取。

讀取操做同時伴隨着刪除操做。

插入對應的方法爲enqueueMessage

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 {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;
    }

以上爲enqueueMessage的函數。此處進行的單鏈表的插入操做，將消息插入到了隊列中。插入完成以後就須要進行讀取操做。

讀取操做對應的是next（）

Message next() {
    final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }

        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        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;
                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) {
                    if (now < msg.when) {
                        // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // Got a message.
                        mBlocked = false;
                        if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                        msg.markInUse();
                        return msg;
                    }
            } else {
                    // No more messages.
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }

                // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
                if (mQuitting) {
                    dispose();
                    return null;
                }
                if (pendingIdleHandlerCount < 0
                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
                }
                if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                    // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
                    mBlocked = true;
                    continue;
                }
                if (mPendingIdleHandlers == null) {
                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
                }
                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
            }
            for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
                final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
                mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler

                boolean keep = false;
                try {
                    keep = idler.queueIdle();
                } catch (Throwable t) {
                    Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
                }
                if (!keep) {
                    synchronized (this) {
                        mIdleHandlers.remove(idler);
                    }
                }
            }
            // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
            pendingIdleHandlerCount = 0;

            // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
            // so go back and look again for a pending message without waiting.
            nextPollTimeoutMillis = 0;
        }
    }

以上爲next操做的關鍵部分，能夠看出，當msg不爲空的時候，不斷進行取出，同時將原來的msg = null，所以是讀取操做伴隨這刪除操做進行的。當全部的msg處理完畢以後，就會進入阻塞狀態，等待下一個msg的到來。

Looper的工做原理

looper在Android的消息機制中扮演着消息循環的角色，他會不斷的從MessageQueue中查看是否有新的消息，若是有新的消息，就會當即處理，不然就會一直堵塞。

Activity建立的時候會自動建立一個looper。咱們也能夠在別的線程中建立looper，只須要使用looper.prepare()這個方法。

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

    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));
    }

以上爲prepare的操做，經過threadlocal來判斷該線程是否已經擁有looper，打出來的異常也是一個線程只能夠建立一個looper。threadlocal的set方法中同時實例了一個looper。（另有一個方法是prepareMainLooper()用於獲取主線程的looper，本質也是prepare）

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

這是looper的構造函數，包含了一個實例的messageQueue和當前的線程信息。

Looper建立完畢以後，就須要進行工做了。Looper.loop()能夠用來開啓消息循環。

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;
         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 traceTag = me.mTraceTag;
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }
            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();
        }
    }

Loop()的操做從源碼中可知也是個死循環，惟一能夠退出的msg == null的時候，而msg == null的時候，就是messageQueue的next()方法返回了null，此時是messageQueue執行了quit操做，中止了pose同時返回了null。而loop的quit操做是執行messageQueue的quit操做。所以當loop執行了quit或者messageQueue執行了quit操做時，二者都會同時被關閉。

除了quit操做以外，looper會無限制的等待messageQueue的內容。

Handler工做原理

Handler主要執行信息的發送和接受。發送經過post和send實現。

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

sendMessage執行了sendMessageDelayed，不過延時爲0；

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

sendMessageDelayed又執行了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);
    }

sendMessageAtTime方法，實現的是messageQueue的插入操做。

所以整個send過程只是向messageQueue插入了一條信息。

Handler將信息給messageQueue，而後由looper進行處理，處理完畢以後須要通知handler來取回去繼續處理。looper中進行了

try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }

msg.target即是handler。所以又調用了handler的回調方法dispatchMessage。

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

dipatchMessage是handler對消息的處理，handleCallback

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

調用了message的callback方法，這個callback是一個runnable對象，也就是此時執行runnable對象的run方法。

而msg的runnable對象不存在時，便會執行mCallback的handlemessage方法，mCallback是用於建立一個handler的實例可是不派生handler的子類。方便咱們不須要每次都新建一個handler的子類來進行重寫handlemessage方法。若mCallback不存在，就直接執行handlemessage方法，也就是咱們一開始實例一個handler的時候重寫的方法了。

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