Android 消息機(jī)制之 Message 與消息對象池的深入源碼分析 [ 四 ]

接上一章的 Looper, 本章開始分析消息機(jī)制中的 Message 與消息對象池.

什么是 Message

一個(gè)可以發(fā)送給 Handler 的描述和任意數(shù)據(jù)對象的消息對象, 這個(gè)對象包含兩個(gè)額外的 int 字段和一個(gè)額外的對象字段. 這樣就可以使用在很多情況下不用做分配工作.
盡管 Message 的構(gòu)造函數(shù)是公開的, 但是獲取 Message 的對象最好的方式是調(diào)用 Message.obtain() 或者 Handler.obtainMessage(), 因?yàn)檫@樣是直接從一個(gè)可回收的消息對象池中獲取 Message 對象.

成員變量 what

官方: 它是用戶定義 Message 的標(biāo)識符, 用以分辨消息的內(nèi)容, Handler 擁有自己消息代碼的命名空間, 因此你不用擔(dān)心與其他的 Handler 沖突.

成員變量 arg1 與 arg2

arg1 與 arg2 都是 Message 的可選變量, 可以用來存放兩個(gè)整數(shù)值, 不用訪問 obj 對象就能讀取的變量. 如果只是幾個(gè)整形的數(shù)值, 相對于使用 setData() 方法, 使用 arg1/arg2 是較低成本的替代方案.

成員變量 obj

官方: 將一個(gè)獨(dú)立的對象發(fā)給接收者. 當(dāng)使用 Messenger 去發(fā)送消息, 并且這個(gè)對象包含 Parcelable 類的時(shí)候, 它必須是非空的, 對于其他的數(shù)據(jù)傳輸, 建議使用 setData() 方法.

剩余成員變量

//回復(fù)跨進(jìn)程的 Messenger
public Messenger replyTo;

//Messenger 發(fā)送的 UID
public int sendingUid = -1;

//正在使用的標(biāo)志值,表示當(dāng)前 Messgae 正處于使用狀態(tài),
//當(dāng) Message 處于消息隊(duì)列中,處于消息池中或者 Handler 正在處理 Messgae 的時(shí)候,它就處于使用狀態(tài)
/*package*/ static final int FLAG_IN_USE = 1 << 0;

//異步標(biāo)志值 表示當(dāng)前 Message 是異步的
/*package*/ static final int FLAG_ASYNCHRONOUS = 1 << 1;

//消息標(biāo)志值 在調(diào)用 copyFrom()方法時(shí),這個(gè)常量就會被設(shè)置,值其實(shí)和 FLAG_IN_USE 一樣.
/*package*/ static final int FLAGS_TO_CLEAR_ON_COPY_FROM = FLAG_IN_USE;

//消息標(biāo)志, 上面 3 個(gè)常量 FLAG 用在這里.
/*package*/ int flags;

//用于存儲發(fā)送消息的時(shí)間點(diǎn), 以毫秒為單位
/*package*/ long when;

//用于存儲比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)
/*package*/ Bundle data;

//用于存儲發(fā)送當(dāng)前 Message 的 Hadnler 對象, 說明 Handler 其實(shí)和 Message 是相互持有引用的.
/*package*/ Handler target;

//用于存儲將會執(zhí)行的 Runnable 對象,
//除了 HandlerMessgae(Message msg) 方法,還可以使用 Runnable 執(zhí)行操作.要注意的是這種方法并不會創(chuàng)建新的線程
/*package*/ Runnable callback;

//指向下一個(gè) Messgae, 
/*package*/ Message next;

//這個(gè)靜態(tài)是為了給同步塊提供一個(gè)鎖
private static final Object sPoolSync = new Object();

//這個(gè)靜態(tài)的 Message 是整個(gè)線程池鏈表的頭部, 通過它才能逐個(gè)取出對象池的 Message
private static Message sPool;

//記錄對象池中 Message 的數(shù)量(鏈表的長度)
private static int sPoolSize = 0;

//設(shè)置了對象池中 Message 的最大數(shù)量, 也就是鏈表的最大長度
private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;

//該系統(tǒng)是否支持回收的標(biāo)志位
private static boolean gCheckRecycle = true;

1. Message.obtain

在 Message.java 中, 通過 Message.obtain() 方式來獲取 Message 對象的, 一共有 8 個(gè)方法.下面將會針對這些逐個(gè)分析一下.

Message.obtain

1.1 public static Message obtain( )

代碼位于 Message.java 126 行

public static Message obtain() {
    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPool != null) {
            Message m = sPool;
            sPool = m.next;
            m.next = null;
            m.flags = 0; // clear in-use flag
            sPoolSize--;
            return m;
        }
    }
    return new Message();
}

有一個(gè)變量為 sPool, 那么 sPool 到底有什么用呢? 這就涉及到了 Message 的設(shè)計(jì)原理了. 這里就引出了 Message 中的消息對象池了.

消息對象池

private static Message sPool;

乍一看, 好像沒什么, 就是一個(gè) Message 對象而已, sPool 對象默認(rèn)是 null.
這時(shí)候回頭來看上面的無參 obtain 方法, 內(nèi)部直接 new Message() 返回了. 但是官方又不推薦直接 new Message(), 所以推斷 sPool 在大部分情況下, 是不會為 null 的. 那么就找一下, 看在什么地方會對 sPool 進(jìn)行賦值.
經(jīng)過搜索后發(fā)現(xiàn), 整個(gè) Message 就有兩次地方對 sPool 進(jìn)行賦值.

上面的無參 obtain 方法中.
void recycleUnchecked() 方法中.

首先第一點(diǎn)已經(jīng)排除了. 那么就直接進(jìn)入到第二點(diǎn)方法內(nèi)查看.

Message.recycleUnchecked()
為了更好的理解我把 recycleUnchecked() obtain() 放在一起., 并省略一些不重要的代碼

void recycleUnchecked() {
                ...
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
                // 第一步
                next = sPool;
                 // 第二步
                sPool = this;
                 // 第三步
                sPoolSize++;
                 ...
         }
    }

public static Message obtain() {
    synchronized (sPoolSync) {
        //第一步
        if (sPool != null) {
            // 第二步
            Message m = sPool;
            // 第三步
            sPool = m.next;
            // 第四步
            m.next = null;
            // 第五步
            m.flags = 0; 
            // 第六步
            sPoolSize--;
            return m;
        }
    }
}

recycleUnchecked()
注意: 變量 next 與 sPool 都是 Message.

第一步: next = sPool, 首先因?yàn)橄ο蟪匾婚_始就為 null, 所以此時(shí)的 next 應(yīng)該也是為 null.

第二步: sPool = this, 將當(dāng)前 Message 對象作為消息池中第一個(gè)可被復(fù)用的對象.

第三步: sPoolSize++, sPoolSize 默認(rèn)為 0, 這個(gè)時(shí)候就變成了 1, 將消息對象池內(nèi)的數(shù)量+1, 這個(gè)數(shù)量是全局共享的.

假設(shè)現(xiàn)在又調(diào)用了一遍 recycleUnchecked 這個(gè)方法, 之前第一遍調(diào)用 recycleUnchecked 中那個(gè)第一個(gè)可被復(fù)用的對象為 Message1, 依舊執(zhí)行上面三步.

第一步: next = sPool, 因?yàn)橄ο蟪刂杏幸粋€(gè) Message1, 所以此時(shí) sPool 為 Message1, 同時(shí)賦值給 next.

第二步: sPool = this, 將當(dāng)前 Message 對象作為消息池中第一個(gè)可被復(fù)用的對象. 假設(shè)當(dāng)前這個(gè)為 Message2.

第三步: sPoolSize++, sPoolSize 此時(shí)為 1, ++ 后, 變?yōu)?2.

那么現(xiàn)在, sPool 消息對象池?cái)?shù)量為 2, sPool 對應(yīng) Message2, sPool 內(nèi)持有的另一個(gè) Message 對象 next 對應(yīng) Message1.
依次類推, 直到 sPoolSize = MAX_POOL_SIZE (MAX_POOL_SIZE = 50) .

接著看 obtain(), 假設(shè)消息對象池中已經(jīng)有兩個(gè)對象了. 就是 Message1, Message2.

第一步: 判斷 sPool 是否為 null, 為 null 就直接創(chuàng)建一個(gè) Message 并返回.

第二步: Message m = sPool, 將消息對象池的頭部賦值給 m, 剛才 sPool 對應(yīng)的是 Message2.

第三步: sPool = m.next, 將消息對象池的下一個(gè)可復(fù)用的 Message 取出并賦值給消息對象池的頭部, 那么此時(shí), sPool 對應(yīng) Message1, m 對應(yīng) Message2. Message1.next 是為 null的.

第四步: m.next = null, 因?yàn)橹耙呀?jīng)把 m.next 也就是 Message1 賦值給 sPool 了. 所以就把 m 做為單獨(dú)的一個(gè) Message 來對待.

第五步 m.flags = 0 , 設(shè)置 m 的標(biāo)記位, 標(biāo)記正在被使用.

第六步. sPoolSize-- , 因?yàn)橐呀?jīng)取出了一個(gè),賦值給 m了, 這時(shí)候消息對象池的容量減一.

那么現(xiàn)在, m 就是單獨(dú)的一個(gè) Message 對象. sPool 消息對象池?cái)?shù)量為 1, 對應(yīng)的是 Message1, 并且 sPool.next = null , 因?yàn)閺南ο蟪刂腥〕隽?Message2 給了 m.
那么剩下的是什么操作呢, Message2 取出來了, 就要開始分發(fā)了, 還記得昨天分析的 Looper.loop() 方法嗎, 分發(fā)完 Message2 后最后一步就是調(diào)用了 Message2.recycleUnchecked() 方法, 又將 Message2 放入了消息對象池了, 這樣就完成了一次 Message 的復(fù)用.

(一開始消息對象池就是 null , 當(dāng)我們第一次調(diào)用 Message.obtain() 的時(shí)候, 其實(shí)就是直接 new 了一個(gè) Message 的. 然后在昨天學(xué)習(xí)的 Looper.loop() 方法的最后, 分發(fā)完消息后, 調(diào)用了 msg.recycleUnchecked() 將我們 new 的 Message 放入了消息對象池.)

可以將sPool看成一個(gè)指針, 通過next來將對象組成一個(gè)鏈表. 因?yàn)槊看沃恍枰獜某刈又心贸鲆粋€(gè)對象, 所以不需要關(guān)心池子里具體有多少個(gè)對象, 而是拿出當(dāng)前這個(gè)sPool所指向的這個(gè)對象就可以了.sPool從思路上理解就是通過左右移動來完成復(fù)用和回收.

image.png

把 Message m = sPool, 然后 sPool = m.next 因此第一個(gè)m.next就等于第二個(gè) message, 從上圖上看相當(dāng)于指針向后移動了一位, 隨后將第一個(gè) message.next() 的值設(shè)置為 null.如下圖

image.png

現(xiàn)在這個(gè)鏈表看上去就斷了, 如果in-use這個(gè)message使用完畢了, 怎么回到鏈表中? 這就是 recycleUnchecked()回收了.
這時(shí)候再看下recycleUnchecked()中的代碼,next = sPool, 將當(dāng)前sPool所指向的message對象賦值給in-use的next. 然后sPool=this, 將sPool指向第一個(gè)message對象.從而達(dá)到回收 . 如下圖

image.png

這樣鏈表就恢復(fù)了,而且不管是復(fù)用還是回收都是保證線程同步的. 所以始終會形成一條鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu).

1.2 public static Message obtain(Message orig)

public static Message obtain(Message orig) {
      Message m = obtain();
      m.what = orig.what;
      m.arg1 = orig.arg1;
      m.arg2 = orig.arg2;
      m.obj = orig.obj;
      m.replyTo = orig.replyTo;
      m.sendingUid = orig.sendingUid;
      if (orig.data != null) {
          m.data = new Bundle(orig.data);
      }
      m.target = orig.target;
      m.callback = orig.callback;
      return m;
  }

解析

和 obtain 差不多, 但是是將 Message 的所有內(nèi)容賦值一份到新的消息中.
代碼中可以看到首先調(diào)用的是無參 obtain, 從消息對象池中獲取一個(gè) Message 對象 m, 然后把 origin 中所有的屬性都賦值給 m .并返回 m.

1.2 public static Message obtain(Handler h)

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

解析

和無參 obtain 一樣, 但是成員變量中 target 的值可以用以指定的值(入?yún)?來替換.

剩下幾個(gè) obtain 方法都基本類似, 都是先調(diào)用了obtain 無參函數(shù), 在重置一些值. 這里就不再一一說明.

主要就是對無參 obtain 方法的理解, recycleUnchecked() 方法的理解以及消息對象池 sPool 的理解. 這三個(gè)方面, 還是要捋清楚的. 下一章一起學(xué)習(xí)分析 MessageQueue.