Android中的消息机制

作者: hellojammyPlus | 来源:发表于2015-03-03 18:36 被阅读1113次

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    今天探讨Android中的消息机制,主要包括消息的发送、接收以及与线程之间的关系。完成这一过程主要需要以下三个类的协作:Looper,Handler,MessageQueue。先给出一个总体图:

    Android的消息机制 (4).png

    Looper

    每一个looper都会和一个线程绑定。要创建一个新的looper并将它同当前的线程绑定起来,你必须要调用Looper.prepare()方法。这些looper都被存储在Looper类里面的静态ThreadLocal变量里面。你可以通过调用Looper.myLooper()方法来获取与当前线程相关联的Looper。

    class Looper{
    //...
    //这个线程的TLS中,就不用放在堆上而进行同步操作了。  
    private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
    //消息队列
    final MessageQueue mQueue;
    //和本looper相关的那个线程,初始化为null 
    Thread mThread; 
    
    //为线程设置Looper
    public static final void prepare() {  
        if (sThreadLocal.get() != null) {  
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");  
        }  
        sThreadLocal.set(new Looper());  
    }  
    
    //...
    
    //消息循环
    public static final void loop() {  
        Looper me = myLooper();//从该线程中取出对应的looper对象  
        MessageQueue queue = me.mQueue;
        while (true) {  
            // might block取消息队列中的一个待处理消息..  
            Message msg = queue.next(); 
            //if (!me.mRun) {//是否需要退出?mRun是个volatile变量,跨线程同步的,应该是有地方设置它。  
            //    break;  
            //}  
            if (msg != null) {  
                if (msg.target == null) {  
                    // No target is a magic identifier for the quit message.  
                    return;  
                }  
                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(  
                        ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "  
                        + msg.callback + ": " + msg.what  
                        );  
                msg.target.dispatchMessage(msg);  
                if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(  
                        "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "  
                        + msg.callback);  
                msg.recycle();  
            }  
        }  
    }  
    
    //返回和线程相关的looper  
    public static final Looper myLooper() {  
        return (Looper)sThreadLocal.get();  
    }  
    
    }
    

    Handler

    Handler配合Looper完成消息的发送及分发处理。即:

    1、从任意线程发送消息给Looper的消息队列;
    2、处理相关联的Looper发过来的消息。

    一个Looper可以关联多个Handler。looper会把message发送到message.target(它就是一个handler,通过msg.target = this; 设置)。例如,在Activity中新建的Handler成员变量,都是关联到主线程的Looper中的。

    Handler的无参构造函数会获取与当前线程相关联的looper。你要确认当前线程是否是你的Handler想要关联的线程。

    Handler handler = new Handler();
    

    这样做会更明确地关联到UI线程:

    Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
    

    看看Handler的主要源码:

    class Handler{
    
    //无参构造函数
    public Handler() {  
    //...
    //获取本线程的looper对象  
    //如果本线程还没有设置looper,会抛异常  
        mLooper = Looper.myLooper();  
        if (mLooper == null) {  
        throw new RuntimeException(  
        "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");  
        }  
        //直接把looper的queue和自己的queue设置 同一个,这样的话,通过handler的封装机制加消息的话,就相当于直接加到了looper的消息队列中去了  
        mQueue = mLooper.mQueue;  
        mCallback = null;  
        }
    
    //还有好几种构造函数,一个是带callback的,一个是带looper的  
    //由外部设置looper  
    public Handler(Looper looper) {  
        mLooper = looper;  
        mQueue = looper.mQueue;  
        mCallback = null;  
    }  
    // 带callback的,一个handler可以设置一个callback。如果有callback的话,  
    //凡是发到通过这个handler发送的消息,都有callback处理,相当于一个总的集中处理  
    //待会看dispatchMessage的时候再分析  
    public Handler(Looper looper, Callback callback) {  
        mLooper = looper;  
        mQueue = looper.mQueue;  
        mCallback = callback;  
    }    
    //通过handler发送消息  
    //调用了内部的一个sendMessageDelayed  
    public final boolean sendMessage(Message msg)  
    {  
        return sendMessageDelayed(msg, 0);  
    }  
    //FT,又封装了一层,这回是调用sendMessageAtTime了  
    //因为延时时间是基于当前调用时间的,所以需要获得绝对时间传递给sendMessageAtTime  
    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)  
    {  
        boolean sent = false;  
        MessageQueue queue = mQueue;  
        if (queue != null) {  
    //把消息的target设置为自己,然后加入到消息队列中  
    //对于队列这种数据结构来说,操作比较简单了  
            msg.target = this;  
            sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);  
        }  
        else {  
            RuntimeException e = new RuntimeException(  
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");  
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);  
        }  
        return sent;  
    }  
    //还记得looper中的那个消息循环处理吗  
    //从消息队列中得到一个消息后,会调用它的target的dispatchMesage函数  
    //message的target已经设置为handler了,所以  
    //最后会转到handler的msg处理上来  
    //这里有个处理流程的问题  
    
    public void dispatchMessage(Message msg) {  
    //如果msg本身设置了callback,则直接交给这个callback处理了  
        if (msg.callback != null) {  
            handleCallback(msg);  
        } else {  
    //如果该handler的callback有的话,则交给这个callback处理了---相当于集中处理  
          if (mCallback != null) {  
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                    return;  
                }  
           }  
    //否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干  
            handleMessage(msg);  
        }  
    }  
    
    }
    

    要建立Handler,首先要有Looper,才能建立消息系统。

    UI更新

    Android中的耗时操作通常需要放在线程中完成,等到操作完成后需要更新UI,但是考虑到线程安全性的问题,不允许在子线程中直接更新UI。

    Android的消息机制就很好地解决了这个问题:一个Message经由Handler的发送,MessageQueue的入队,Looper的抽取分发,又再一次地回到Handler的处理。绕过的这一圈,正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。

    我们知道,要正常地更新UI,主要有以下4种方式可以从其它线程访问UI线程:

    1、Activity.runOnUiThread(Runnable)
    2、View.post(Runnable)
    3、View.postDelayed(Runnable, long)
    4、Handler

    重点说一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里,View获得当前线程(即UI线程)的Handler,然后将action对象post到Handler里。在Handler里,它将传递过来的action对象包装成一个Message(Message的callback为action),然后将其投入UI线程的消息循环中。在Handler再次处理该Message时,有一条分支(dispatchMessage中)就是为它所设,直接调用runnable的run方法。而此时,已经路由到UI线程里,因此,我们可以毫无顾虑的来更新UI。

    view.post处理消息的分支(第一个if分支):

    public void dispatchMessage(Message msg) {  
    //如果msg本身设置了callback,则直接交给这个callback处理了  
            if (msg.callback != null) {  
                handleCallback(msg);  
            } else {  
    //如果该handler的callback有的话,则交给这个callback处理了---相当于集中处理  
              if (mCallback != null) {  
                    if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                        return;  
                    }  
               }  
    //否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干  
                handleMessage(msg);  
            }  
        }  
    

    主线程

    Android的app启动时,会创建一个ActivityThread线程,以下代码把ActivityThread设置成了主线程。它也是app的入口。

    public class ActivityThread {
    public static void main(String... args) {
    
        Looper.prepare();
    
    //设置当前线程为主线程
    // 你可以在任意时刻调用Looper.getMainLooper()方法来获取主线程的looper
        Looper.setMainLooper(Looper.myLooper());
    
    // 发送第一波消息给主线程的 looper.
    // { ... }
    
        Looper.loop();
    }
    }
    

    所以,在Activity中新建的Handler成员变量,或者在新建Handler时传递给构造函数的参数是Looper.getMainLooper()的Handler,都是在主线程的消息循环队列中的。

    顺便说一下,在主线程中除了准备消息循环队列并启动循环之外,还会创建Application对象,然后调用Application.onCreate()方法。

    参考:

    1、 http://greenrobot.me/devpost/android-psvm/
    2、http://blog.csdn.net/innost/article/details/6055793
    3、http://www.cnblogs.com/xirihanlin/archive/2011/04/11/2012746.html
    4、http://blog.csdn.net/maxleng/article/details/5552976

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