參考資料
Android 異步消息處理機制 讓你深入理解 Looper、Handler、Message三者關系
目錄
- 1）概述
- 2）分析
- 2.1）ThreadLocal工作原理
- 2.2）MessageQueue工作原理
- 2.3）Looper工作原理
- 2.4）Handler總結
1）概述
| 概述 | 說明 |
|---|---|
| MessageQueue | 并不是真正的隊列，采用的是單鏈表的數據結構來存儲消息列表 |
| ThreadLocal | 線程內部數據存儲類果正，可以在指定線程內部存儲數據 |
| Looper | 無限循環(huán)的處理消息，有新消息處理，無則阻塞 |
| Handler | 將一個任務切換到指定線程處理帜消。注意：線程默認沒有Looper的，需要自己創(chuàng)建浓体。但主線程ActivityThread在創(chuàng)建的時候會初始化Looper泡挺，不用我們管 |
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MQ單鏈表
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2）分析
2.1）ThreadLocal(線程的本地存儲)工作原理
通過ThreadLocal可實現Looper在線程中的存取，以方便Handler獲取當前線程的Looper命浴。
//舉例,不同線程訪問同一ThreadLocal對象娄猫，值是不一樣的
private ThreadLocal<Boolean> mThreadLocal = new ThreadLocal<Boolean>();
//主線程中設置
mThreadLocal.set(true); //Log: mThreadLocal.get() = true
//子線程1
new Thread("Thread#1"){
@override
public void run(){
mThreadLocal.set(false); //Log: mThreadLocal.get() = false
}
}
//子線程2
new Thread("Thread#2"){
@override
public void run(){
Log.i(mThreadLocal.get()); //Log: null
}
}
ThreadLocal.set(T value)
ThreadLocal.get()
2.2）MessageQueue工作原理
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| enqueueMessage(Message msg, long when) | 插入消息 |
| next() | 讀取消息并從消息隊列移除贱除。無限循環(huán)，如果MessageQueue中無消息媳溺，next()將會阻塞月幌，有消息到來會返回此消息并從MQ中移除 |
MessageQueue是消息機制的Java層和C++層的連接紐帶，大部分核心方法都交給native層來處理
native方法
MQ構造
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
//通過native方法初始化消息隊列褂删，其中mPtr是供native代碼使用
mPtr = nativeInit();
}
- MessageQueue是按照Message觸發(fā)時間的先后順序排列的飞醉，隊頭的消息是將要最早觸發(fā)的消息。當有消息需要加入消息隊列時屯阀，會從隊列頭開始遍歷缅帘，直到找到消息應該插入的合適位置，以保證所有消息的時間順序
MessageQueue.enqueueMessage()
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// 每一個普通Message必須有一個target
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) { //正在退出時难衰，回收msg钦无，加入到消息池
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
//p為null(代表MessageQueue沒有消息） 或者msg的觸發(fā)時間是隊列中最早的， 則進入該該分支
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; //當阻塞時需要喚醒
} else {
//將消息按時間順序插入到MessageQueue盖袭。一般地失暂，不需要喚醒事件隊列，除非
//消息隊頭存在barrier鳄虱，并且同時Message是隊列中最早的異步消息弟塞。
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;
prev.next = msg;
}
//消息沒有退出，我們認為此時mPtr != 0
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue.next()
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) { //當消息循環(huán)已經退出拙已，則直接返回
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循環(huán)迭代的首次為-1
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//阻塞操作决记，當等待nextPollTimeoutMillis時長，或者消息隊列被喚醒倍踪，都會返回
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
//當消息Handler為空時系宫，查詢MessageQueue中的下一條異步消息msg，則退出循環(huán)建车。
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
//當異步消息觸發(fā)時間大于當前時間扩借，則設置下一次輪詢的超時時長
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 獲取一條消息，并返回
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
//設置消息的使用狀態(tài)缤至，即flags |= FLAG_IN_USE
msg.markInUse();
return msg; //成功地獲取MessageQueue中的下一條即將要執(zhí)行的消息
}
} else {
//沒有消息
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
//消息正在退出潮罪，返回null
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
//當消息隊列為空，或者是消息隊列的第一個消息時
if (pendingIdleHandlerCount < 0 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
//沒有idle handlers 需要運行领斥，則循環(huán)并等待错洁。
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
//只有第一次循環(huán)時，會運行idle handlers戒突，執(zhí)行完成后，重置pendingIdleHandlerCount為0.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; //去掉handler的引用
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle(); //idle時執(zhí)行的方法
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
//重置idle handler個數為0描睦，以保證不會再次重復運行
pendingIdleHandlerCount = 0;
//當調用一個空閑handler時膊存，一個新message能夠被分發(fā)，因此無需等待可以直接查詢pending message.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
MessageQueue.quit()
void quit(boolean safe) {
// 當mQuitAllowed為false，表示不運行退出隔崎，強行調用quit()會拋出異常
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) { //防止多次執(zhí)行退出操作
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked(); //移除尚未觸發(fā)的所有消息
} else {
removeAllMessagesLocked(); //移除所有的消息
}
//mQuitting=false今艺，那么認定為 mPtr != 0
nativeWake(mPtr);
}
}
2.3）Looper工作原理
Looper構造方法
private Looper(boolean quitAllowed){
//創(chuàng)建MQ
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
//記錄當前線程
mThread = Thread.currentThread();
}
Looper.prepare()
public static final void prepare() {
//每個線程只允許執(zhí)行一次該方法，第二次執(zhí)行會拋出異常
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(true));
}
Looper.loop()會循環(huán)調用MessageQueue的next()來獲取消息爵卒，而next()是一個阻塞操作虚缎，當沒有消息時，next()會阻塞钓株，導致loop()也一直阻塞实牡。
public static void loop() {
//myLooper() => return sThreadLocal.get();
// 獲取sThreadLocal存儲的Looper實例，每個線程是不一樣的
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.
//確保在權限檢查時基于本地進程轴合，而不是基于最初調用進程创坞。
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
//無限循環(huán)
for (;;) {
//取出一條消息，如果沒有消息則阻塞
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);
}
//交給Handler的dispatch去處理
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);
}
//把分發(fā)后的Message回收到消息池受葛，以便重復利用
msg.recycle();
}
}
//為子線程創(chuàng)建Looper
//在沒有Looper的子線程中創(chuàng)建Handler會報錯Ｌ庹恰！Ｗ芴病８俣隆！`
new Thread("Thread#2"){
@override
public void run(){
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler();
Looper.loop();
}
}
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| loop() | 無限循環(huán)調用MQ的next()獲取消息 |
| getMainLooper() | 任何地方獲取主線程Looper |
| quit | 立刻退出Looper |
| quitSafely | 安全退出闰渔，會將MQ中的消息處理完畢 |
PS:子線程中創(chuàng)建的Looper席函，完成任務后應quit，否則此子線程會一直處于等待狀態(tài)澜建。
public void quit() {
mQueue.quit(false); //消息移除
}
public void quitSafely() {
mQueue.quit(true); //安全地消息移除
}
2.4）Handler總結
- Looper.prepare()通過ThreadLocal在本線程保存Looper實例向挖，只能調用一次，否則異常炕舵。其保存的MQ對象也只能是一個何之。
- Looper.loop()無限循環(huán)讀MQ
- Handler的構造方法中獲取當前線程保存的Looper實例
- 通過Looper獲取MessageQueue
//構造方法
...
mLooper = Looper.myLooper(); //從當前線程的TLS中獲取Looper對象
...
mQueue = mLooper.mQueue; //消息隊列，來自Looper對象
-
sendXXX調用MQ的enqueueMessage()咽筋，然后加入MQ中
最終都是調用MessageQueue.enqueueMessage()
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//將自身賦予msg.target
//方便loop()中的msg.target.dispatchMessage(msg)
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
- Looper.loop()中的msg.target.dispatchMessage(msg)最終會進入handleMessage
2.5）消息池
- obtain
從消息池取Message溶推，都是把消息池表頭的Message取走，再把表頭指向next
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null; //從sPool中取出一個Message對象奸攻，并消息鏈表斷開
m.flags = 0; // 清除in-use flag
sPoolSize--; //消息池的可用大小進行減1操作
return m;
}
}
return new Message(); // 當消息池為空時蒜危，直接創(chuàng)建Message對象
}
- recycle
把不再使用的消息加入消息池
將Message加入到消息池的過程，都是把Message加到鏈表的表頭
public void recycle() {
if (isInUse()) { //判斷消息是否正在使用
if (gCheckRecycle) { //Android 5.0以后的版本默認為true,之前的版本默認為false.
throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it is still in use.");
}
return;
}
recycleUnchecked();
}
//對于不再使用的消息睹耐，加入到消息池
void recycleUnchecked() {
//將消息標示位置為IN_USE辐赞，并清空消息所有的參數。
flags = FLAG_IN_USE;
what = 0;
arg1 = 0;
arg2 = 0;
obj = null;
replyTo = null;
sendingUid = -1;
when = 0;
target = null;
callback = null;
data = null;
synchronized (sPoolSync) {
//靜態(tài)變量MAX_POOL_SIZE代表消息池的可用大邢跹怠响委；消息池的默認大小為50
if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) { //當消息池沒有滿時新思，將Message對象加入消息池
next = sPool;
sPool = this;
sPoolSize++; //消息池的可用大小進行加1操作
}
}
}
