一、 背景介绍
- Android中经常使用到异步机制、跨线程通信。例如：图片加载、文件下载、Http请求等。但子线程完成后，怎么通知主线程，更新UI界面。
- 以下代码大家可能经常用到，但有没有想过，Handler是怎么发送Message，又是怎么保证每一个Message能按照指定的时间发送，本文将通过方法逐步分析源码。
private Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
mHandler.sendMessage(new Message());
二、简要流程图
- 流程：发送消息 => 存入消息 => 取出消息 => 处理消息。
-
大家简单看一下，把握大致思维，等看完本文再看流程图会豁然开朗。
Android消息流程.png
三、Handler - 发送消息
- sendMessage => 最终调用sendMessageAtTime -方法。send解释为发送，其实改为放入更合适，因为Handler只是把Message放入到MessageQueen中，并没有立即执行。
public final boolean sendMessage(Message msg) {
//最简单的发送方法 - 内部调用的其他方法。
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessage(int what) {
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
/**
* 延迟delayMillis 毫秒发送消息。
*/
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
// 系统调用Message.obtain() ，可复用message对象、避免new对象、浪费资源。
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
/**
* 在指定时间uptimeMillis 发送消息。
*/
public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {
Message msg = Message.obtain();
// 系统调用Message.obtain() ，可复用message对象、避免new对象、浪费资源。
msg.what = what;
return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
//获取系统时间，加载需要延迟的时间，定时发送消息。
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue; //线程中的消息队列。
if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
return false;
}
//将message压入消息队列，保证消息的有序性。
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
- 需要注意一点：sendMessageDelayed这里的延迟发送消息，并不是指delayMillis后才发送消息；而是将消息放入待处理的队列中，delayMillis毫秒后，Handler取出该消息，调用handleMessage方法。
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this; //msg.target 就是保存Handler对象。
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //将message压入队列中。
}
- 这个时候我们找到MessageQueue的enqueueMessage方法。简单来说，此方法的就是根据执行时间的先后，把Message放到应该放的位置。
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) { //添加同步，因为MessageQueen 不是线程安全的。
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(); //如果Looper循环已经退出，则不进入队列。
return false;
}
msg.markInUse(); // 将message对象标记为已用。
msg.when = when;
Message p = mMessages; //找到MessageQueen中的最顶部消息。
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// 第一种情况是 MessageQueen中没有消息；
// 第二个是when为0，传入Message需要马上执行；
// 第三种情况，MessageQueen中需要马上执行的消息，执行时间在后面。
// 此三种情况直接将传入Message放在MessageQueen顶部。
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p; // 置顶后，将next指向刚刚的消息，排序。
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 (;;) {
// 进入循环，直到找到对应的位置。
//（注：MessageQueen是按执行时间先后排列，越靠后执行的时间越晚。）
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
// p == null 表明已到最好一条消息。when<p.when 找到了时间更大、等得更久的消息。
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg; // 此处为插入消息，将前后连接起来。
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true; // 成功放入消息。
}
至此，Message放入指定的位置，消息的发送完成，那么系统又是怎么找到它并执行的呢，这个时候我们需要系统提供的另外一个工具类Looper。
四、Looper - 找到消息。
- 大家是否还记得我们只能往主线程发送消息，往子线程发送消息的时候会直接抛出异常。原因就是我们创建Handler对象时，系统会判断该Handler关联的线程是否有消息队列，没有则不能创建并抛出异常。
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
- 那么消息队列MessageQueen又是在哪儿生成的了，找遍Handler，只找到唯一的一种赋值方式，也就是说是在Looper中生成的。
mQueue = looper.mQueue; // 传入队列对象。
- 进入Looper，发现mQueen是在Looper.prepare()中初始化，会创建MessageQueen对象，并将线程与Looper关联起来，且线程与Looper一一对应。我们还发现构造方法私有化，Looper不能直接new 对象，Looper.prepare()是唯一方式。
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));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
- 此时还差最后一步调用loop()将循环运行起来，就可以接受Message消息了。
- 可能大家会有疑问，日常开发App并没有为主线程调用Looper.prepare、Looper.loop等方法，就可以直接发送消息。其实系统已经在创建应用程序时，就为我们初始化了主线程（有兴趣的小伙伴可以去看看应用程序的创建）。
- 接下来自然是关系loop()是怎么实现的。（着重注释的地方、其余可以先不管）
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 (;;) { //进入一个死循环，除非退出。
Message msg = queue.next();
// 取出Message中需要立即执行的对象。
// 系统提示我们这个方法可能会堵塞，小伙伴们想一想，我们刚刚存储的when，因为消息可能不是需要马上执行的。
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return; //没有消息，意味着队列正在退出，所以跳出循环。
}
// 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 slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
final long end;
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
// msg.target 就是Handler对象。dispatchMessage就是处理消息。
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (slowDispatchThresholdMs > 0) {
final long time = end - start;
if (time > slowDispatchThresholdMs) {
Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on "
+ Thread.currentThread().getName() + ", h=" +
msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what);
}
}
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);
}
// 回收消息以便Message.obtain()方法复用，原理暂不涉及。
msg.recycleUnchecked();
}
}
- 到这儿，我们发现Looper会不停的从MessageQueen中取出Message，并执行Handler的 dispatchMessage 方法处理消息。取出消息用的是MessageQueen.next()方法，是怎么按照我们设定好的顺序取出，直接查看源码。
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null; // Looper退出。
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); //文下备注。
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;
// 找到时间最久的同步消息。
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// 没有需要立即执行的message，则获取消息需要的等待时间，但不能超过最大值。
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;
} // 取出指定Message、并将指针指向下一个消息。
msg.next = null; // 断开要被取走消息与其他消息的关系。
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse(); // 标记为正在使用。
return msg;
// 取出有用的消息，直接结束。
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
.... //其他暂不分析。
}
}
}
简要分析一下 nativePollOnce方法，这一个native方法，实际作用就是通过Native层的MessageQueue阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒的时间。
分为以下三种情况。
- 当nextPollTimeoutMillis==0时，不堵塞，直接取出消息。
- nextPollTimeoutMillis==-1时，表示无消息，则一直堵塞，等待新消息进入。
- 其他情况、则等待nextPollTimeoutMillis时长，再唤醒，取出对应的消息。
五、总结
- 系统把整个过程做成了一个循环。Handler负责将Message放置到MessageQueen中，Looper则负责定时把指定的Message取出来，给Handler处理，实现跨线程的消息发送。
- 如果子线程想要和主线程一样，接收Message，则需要调用Looper.prepare() 初始化Looper、MessageQueen。
- 建议大家再回头去结合流程图看一下，梳理思路。
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