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Android源码解析Handler系列第(三)篇---深入了解

Android源码解析Handler系列第(三)篇---深入了解

作者: LooperJing | 来源:发表于2016-12-04 20:09 被阅读995次

    转载请注明文章出处LooperJing

    Android的消息机制我觉得是每一个弄Android开发的人都要弄懂得问题,也有很多人对它进行研究,Android的消息机制的重要性不强调,但是觉得自己对Android的消息机制了解不深刻,所以决定深入源码,写下三篇博客以记之。因为Message全局池和ThreadLocal对Android的消息机制理解很重要,附上前两篇的博客地址。
    Android源码解析Handler系列第(一)篇 --- Message全局池
    Android源码解析Handler系列第(二)篇 --- ThreadLocal详解

    先来一张图感受一下,下面这张图基本说明了Android的消息机制的工作流程。


    Android的消息机制

    不看别的,主要涉及的类有Thread,Looper,MessageQueue,Handler,其实还有一个ThreadLocal,这些类都是整套消息机制中很关键的类,下面我们正式分析这套机制是怎么运行的。

    要分析这套机制是怎么运行的,要首先从应用程序的入口说起,Android应用程序的入口是ActivityThread类的main方法。下面是main方法中的相关代码。

     public static void main(String[] args) {
        
    
            Process.setArgV0("<pre-initialized>");
    
            //创建UI线程所需要的Looper,Looper有何用,后面再说
            Looper.prepareMainLooper();
    
            //这里最终启动应用程序
            ActivityThread thread = new ActivityThread();
            thread.attach(false);
    
            if (sMainThreadHandler == null) {
                sMainThreadHandler = thread.getHandler();
            }
    
            if (false) {
                Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                        LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
            }
            //执行消息循环
            Looper.loop();
    
            throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
        }
    

    注意到,入口函数的最后一行代码是Looper调用了静态方法Looper. loop(),而这个loop是死循环,按照正常的理解,在主线程中执行死循环,那么就不能做其他任务了,比如按钮事件的触发,动画的播放等。但是反过来想一想,如果这不是死循环,那么最后一行代码执行完,应用程序不就跑完了嘛。并且这行代码也只能放在main的最后一句,如果放在前面,后面的程序就没有办法进行了。

    好滴, Looper.loop()是执行消息循环,去这里看个究竟。

    /**
       * Run the message queue in this thread. Be sure to call
       * {@link #quit()} to end the loop.
       */
      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();
          }
      }
    

    代码比较长,但是真的比较容易理解的,第一句执行final Looper me = myLooper()获取一个Looper对象,怎么获取的呢?在myLooper中涉及到了ThreadLocal,对ThreadLocal不了解的,看我的第二篇博客。

    
      /**
         * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
         * null if the calling thread is not associated with a Looper.
         */
        public static @Nullable Looper myLooper() {
            return sThreadLocal.get();
        }
    
    

    如果sThreadLocal.get()返回了NULl,那么程序就会 throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); ,尼玛,如果主线程在这都抛了异常,那还玩毛线,所以必然有sThreadLocal.set()。回到刚才,在执行消息循环Looper.loop之前,有一句关键的代码, Looper.prepareMainLooper(),这句话可以创建UI线程所需要的Looper,跟踪进去。

     public static void prepareMainLooper() {
            //代码在下面
            prepare(false);
            synchronized (Looper.class) {
                if (sMainLooper != null) {
                    throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
                }
              //从sThreadLocal中获取Looper,系统默认给我们创建了sMainLooper
                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));
        }
    
    

    在sThreadLocal.get() 为NULL的情况下,直接以饿汉式的方式new了一个Looper, 调用sThreadLocal的set方法,这一步,通过sThreadLocal,其实是将Looper与当前线程(UI线程)做了关联, 也就是说上面创建的Looper对象me只能被主线程所访问,其他线程访问不了!!!,这就是ThreadLocal的厉害之处。Looper我们称之是消息循环器,就是不断的把消息从消息队列中取出来,看一个创建Looper干了什么。

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

    主要是初始化了一个消息队列,原来消息队列是Looper里面的成员,记住了!!!,还保留了当前线程,有了mThread,我们就可以知道这个Looper是哪一个线程的Looper。Looper的成员非常少,就几个,看下面。

        // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
         static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
       
         private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class
    
         final MessageQueue mQueue;
      
         final Thread mThread;
    

    OK,在ActivityThread中的Looper.loop()这个死循环启动之前,需要执行 Looper.prepareMainLooper(),这个方法执行以后,我们知道发生了以下几件事情。

    • 1、以饿汉式的方式创建了主线程的Looper对象
    • 2、用sThreadLocal将主线程与这个Looper对象关联起来
    • 3、sThreadLocal.get一个Looper对象,赋值给sMainLooper。

    继续看Looper.loop()里面,第二句关键代码是final MessageQueue queue = me.mQueue;即获取Looper中的消息队列,之后是一个死循环,对消息队列里面的消息进行遍历,在这里我们先留一个问题 消息是怎么存到消息队列里面去的?

     for (;;) {
                Message msg = queue.next(); // might block
                if (msg == null) {
                    // No message indicates that the message queue is quitting.
                    return;
                }
    
                msg.target.dispatchMessage(msg);
    
                msg.recycleUnchecked();
            }
    
    

    在这个死循环中遍历,通过queue.next()取出消息。

      Message next() {
            
            for (;;) {
              
                //这句代码水比较深,先跳过
                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;
                    }
    
                } 
            }
        }
    
    

    在同步synchronized中,这一大段代码也就是写消息何时出队列的事情。

    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);
            }
    

    nextPollTimeoutMillis表示消息出队列的时间,如果现在的时间now比Message要执行的时间msg.when要小,就减去现在的时间,计算一个新的时间给nextPollTimeoutMillis。如果消息的执行时间已经到了,那么就取出这个消息返回并调用msg.markInUse(),把消息的状态赋值为使用之中。

    OK,在上面那个for循环中,消息是取到之后,就要进行消息的分发了,消息的分发也是有一套顺序的。调用 msg.target.dispatchMessage(msg),进行消息的分发,不知道target是什么的(是Handler对象,标识这个消息被谁处理),去看我的第一篇博客。

        /**
         * Handle system messages here.
         */
        public void dispatchMessage(Message msg) {
            if (msg.callback != null) {
                handleCallback(msg);
            } else {
                if (mCallback != null) {
                    if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                        return;
                    }
                }
                handleMessage(msg);
            }
        }
    

    这里具体可以看我第一篇博客中****Message的处理顺序****章节,可以知道Message是怎么进行分发的,从消息的分发可以看到,如果没有Runnable的类型的消息callback以及没有Callback类型的回调mCallback,那么就会回调Handler的handleMessge。

       private Handler  handler=new Handler(){
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
               dosomething();
            }
        };
    

    上面试我们常常写的代码,走到这,相信你已经知道我们常写的那个套路是怎么来的了。在Looper.looper中还有最后一句代码 msg.recycleUnchecked();这个就不用讲了,主要做消息的回收操作,这里消息会进入消息的全局池中。

    上面留下了一个问题****消息是怎么存到消息队列里面去的?****现在来分析分析,这个从我们发送消息(handler.sendMessage())来入手,经过查看源码,sendMessage中会掉一系列方法,最终走到enqueueMessage中。如下图。


    对于enqueueMessage中代码就不分析了,现在我们知道消息是怎么进入消息队列的,又是怎么被Looper给取走,交给Handler去处理的了,整个消息机制基本就弄清楚了。其实,严格来说,消息可以分为系统消息和我们自定义的消息,自定义的消息就是发送一个Message,然后在handlerMessage中进行处理,那么系统的消息呢,比如四大组件的生命周期回掉是系统消息,跨进程通信也是系统消息,应用程序退出还是一个系统消息。这些消息在哪里?谁来处理呢?在ActivityThread中有一个成员final H mH = new H();这个mH就是来处理系统消息的。

     private class H extends Handler {
            public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;
            //...
            public static final int ENTER_ANIMATION_COMPLETE = 149;
    
            String codeToString(int code) {
                if (DEBUG_MESSAGES) {
                    switch (code) {
                        case LAUNCH_ACTIVITY: return "LAUNCH_ACTIVITY";
                          //...
                        case ENTER_ANIMATION_COMPLETE: return "ENTER_ANIMATION_COMPLETE";
                    }
                }
                return Integer.toString(code);
            }
            public void handleMessage(Message msg) {
                if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
                switch (msg.what) {
                      //...
                    case LAUNCH_ACTIVITY: {
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                        final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
    
                        r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                                r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                        handleLaunchActivity(r, null);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    } break;
                
                    case PAUSE_ACTIVITY:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");
                        handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, false, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,
                                (msg.arg1&2) != 0);
                        maybeSnapshot();
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case PAUSE_ACTIVITY_FINISHING:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");
                        handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, true, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,
                                (msg.arg1&1) != 0);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                 
                    case HIDE_WINDOW:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityHideWindow");
                        handleWindowVisibility((IBinder)msg.obj, false);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case RESUME_ACTIVITY:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityResume");
                        handleResumeActivity((IBinder) msg.obj, true, msg.arg1 != 0, true);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                  
                    case DESTROY_ACTIVITY:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityDestroy");
                        handleDestroyActivity((IBinder)msg.obj, msg.arg1 != 0,
                                msg.arg2, false);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case CREATE_SERVICE:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceCreate");
                        handleCreateService((CreateServiceData)msg.obj);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case BIND_SERVICE:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceBind");
                        handleBindService((BindServiceData)msg.obj);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case UNBIND_SERVICE:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceUnbind");
                        handleUnbindService((BindServiceData)msg.obj);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case SERVICE_ARGS:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceStart");
                        handleServiceArgs((ServiceArgsData)msg.obj);
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                    case STOP_SERVICE:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceStop");
                        handleStopService((IBinder)msg.obj);
                        maybeSnapshot();
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                 
                    case SUICIDE:
                        Process.killProcess(Process.myPid());
                        break;
                  //...
                }
                if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, "<<< done: " + codeToString(msg.what));
            }
        }
    

    看到了吧,如果要退出应用程序,需要发送一个SUICIDE消息,绑定服务需要发送一个BIND_SERVICE消息等等。

    最后总结一个Android消息机制涉及到的类以及类的重要方法,在整个机制中它们扮演着不同的角色也承担着各自的不同责任。

    • Thread
      负责业务逻辑的实施。
      线程中的操作是由各自的业务逻辑所决定的,视具体情况进行。

    • Handler
      负责发送消息和处理消息。
      通常的做法是在主线程中建立Handler并利用它在子线程中向主线程发送消息,在主线程接收到消息后会对其进行处理

    • MessageQueue
      负责保存消息。
      Handler发出的消息均会被保存到消息队列MessageQueue中,系统会根据Message距离触发时间的长短决定该消息在队列中位置。在队列中的消息会依次出队得到相应的处理。

    • Looper
      负责轮询消息队列。
      Looper使用其loop()方法一直轮询消息队列,并在消息出队时将其派发至对应的Handler.

    • ThreadLocal
      将线程和Looper相关联

    Please accept mybest wishes for your happiness and success

    参考资料:http://blog.csdn.net/lfdfhl/article/details/53332936

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      网友评论

      • 侯大虎虎:有一个地方不太明白,MessageQueue中,有一个成员变量叫mMessage,但是始终没找到他在哪初始化的,Looper.loop()方法中,调用了MessageQueue的next()方法,然后内部,将mMessage赋值给一个msg的变量,但是这个mMessage为空,那么接下来的if判断不都不成立吗
      • 3481319ea87f:归纳的很详细。
        8b0e0c574788:两个for循环等消息那里,要是细细讲讲就更好了

      本文标题:Android源码解析Handler系列第(三)篇---深入了解

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/nlgopttx.html