消息循環(huán)機制及其原理

一、什么是消息循環(huán)

消息循環(huán)概述:Android的消息循環(huán)是針對線程的瞎领,每個線程都可以有自己的消息隊列和消息循環(huán)蝙砌,通過消息循環(huán)可實現(xiàn)線程間通信。在Android線程內(nèi)松忍,可以通過消息循環(huán)的機制以隊列的方式實現(xiàn)消息的發(fā)送蒸殿,處理等工作

作用:線程間通信

涉及到的核心類

Message:消息的實體的封裝

Handler:消息的發(fā)送和處理

Looper:消息循環(huán)的核心,管理消息隊列鸣峭,實現(xiàn)與當(dāng)前線程綁定

MessageQueue:消息隊列

二宏所、消息循環(huán)的過程

消息循環(huán)可以分為兩部分來講

  1. 給線程開啟消息循環(huán)
class WorkThread extends Thread {  
    public Handler mHandler;  
    public void run() {  
        Looper.prepare();  
        mHandler = new Handler() {  
            public void handleMessage(Message msg) {  
                // 處理收到的消息  
            }  
        };  
        Looper.loop();  
    }  
} 
WorkThread myWorkThread = new MyThread2();
myWorkThread.start();

  1. 創(chuàng)建Message,并發(fā)送Message摊溶,處理Message
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
msg.obj = strMsg;
myWorkThread.mHandler.sendMessage(msg);

二爬骤、消息循環(huán)的原理

開啟線程的消息循環(huán)

如上代碼,就開始了WorkThread線程的消息循環(huán)更扁,在主線程或者其他子線程盖腕,就可以通過WorkThread.mHandler向WorkThread線程發(fā)送Message赫冬,并且由handleMessage最終處理Message

我們按照代碼的步驟來看主要就是做了3個步驟

  1. Looper.prepare()
  2. new Handler()
  3. Looper.loop()
1. Looper.prepare()

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;

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) {
    //初始化了MessageQueue
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

代碼很簡單浓镜,可以看出prepare()就是

  1. new了一個Looper對象溃列,同時初始化了MessageQueue。
  2. 把該Looper對象放入了創(chuàng)建它的當(dāng)前線程的ThreadLocal里膛薛,建立Looper與創(chuàng)建它的線程的關(guān)聯(lián)(ThreadLocal不理解的同學(xué)听隐,可以先查看一些ThreadLocal的資料)『遄模可以理解為Looper成為了創(chuàng)建它的當(dāng)前線程的一個本地變量

放到前面代碼里雅任,就是為WorkThread線程創(chuàng)建了一個本地變量Looper,可以在WorkThread線程中用Looper.myLooper()來獲取該Looper對象

2. 創(chuàng)建Handler

我們來看下Handler的構(gòu)造函數(shù)

public Handler() {
    this(null, false);
}

public Handler(Looper looper) {
    this(looper, null, false);
}

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
        final Class<? extends Handler> klass = getClass();
        if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
            Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                klass.getCanonicalName());
        }
    }
    //獲取創(chuàng)建線程的Looper
    mLooper = Looper.myLooper();
    //沒有Looper咨跌,則直接拋出異常
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

由上面代碼可以看出
new Handler()的時候必須先給handler指定一個Looper(在主線程中不需要指定沪么,因為主線程的消息循環(huán)在程序啟動時就已經(jīng)開啟了),否則會拋出異常锌半,即Handler使依附于Looper的

3. Looper.loop()
public static void loop() {
    ......//省略
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); //可能阻塞 MessageQueue中取出msg
        ......//省略
        msg.target.dispatchMessage(msg);//分發(fā)msg
        ......//省略
        msg.recycleUnchecked();//回收msg
    }
}

代碼比較長禽车,我們挑核心來看,其實主要就是做了三件事

  1. 開啟了一個死循環(huán)for(;;)
  2. 從MessageQueue中取出Message
  3. 分發(fā)Message
  4. 回收Message

由于這是一個死循環(huán)刊殉,這個循環(huán)會不停的調(diào)用queue.next()殉摔,從MessageQueue中取出Message來處理,然后調(diào)用dispatchMessage來分發(fā)Message记焊,最后回收msg

這樣一個線程的消息循環(huán)就建立了逸月,其他線程就可以通過該線程的handler與該線程進行通信

創(chuàng)建Message,并發(fā)送Message遍膜,處理Message

1. 創(chuàng)建Message

我們在Looper.loop()中知道碗硬,Message在發(fā)送后會被回收,那么我們一起看下Message的構(gòu)造函數(shù)和回收函數(shù)

/** Constructor (but the preferred way to get a Message is to call {@link #obtain() Message.obtain()}).
    */
public Message() {
}

private static final Object sPoolSync = new Object();
private static Message sPool;//單鏈表結(jié)構(gòu)的頭部引用
Message next;

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

void recycleUnchecked() {
    //重置了Message的參數(shù)
    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) {
        //將Message以單鏈表的方式存儲
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
            next = sPool;
            //sPool指向單鏈表的頭部
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        }
    }
}

由代碼可以看出Message構(gòu)造函數(shù)雖然是public的瓢颅,但是官方建議我們用obtain()來或者Message恩尾。由obtain()和recycleUnchecked()代碼可以看出Message采用一個單鏈表結(jié)構(gòu)的對象池,來復(fù)用Message對象惜索。

2. 消息發(fā)送handler.sendMessage和處理

看源碼可知特笋,handler.sendMessage的幾個重載的方法,最終是調(diào)用了sendMessageAtTime方法巾兆,而sendMessageAtTime又調(diào)用了enqueueMessage方法猎物,而enqueueMessage方法最終是調(diào)用了MessageQueue的enqueueMessage方法,把Message加入到了消息隊列中

偽代碼調(diào)用邏輯如下

handler.sendMessage(Message msg){
    sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){
        enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis){
            MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)
        }
    }
}

然后從Looper.loop()中可以看到角塑,Message在被發(fā)送到MessageQueue中后蔫磨,loop()中開啟的死循環(huán)是調(diào)用了MessageQueue.next()方法取出了Message,并調(diào)用msg.target.dispatchMessage(msg)方法來分發(fā)msg圃伶,而msg.target就是handler堤如,那么看下handler的dispatchMessage方法

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

public interface Callback {
    public boolean handleMessage(Message msg);
}

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}

可以看出dispatchMessage有3中邏輯

  1. 調(diào)用了message.callback.run()蒲列,來處理message
    runOnUiThread(),handler.post(Runnable r)就是這樣處理的
  2. handler的Callback接口方式來處理消息,在創(chuàng)建handler的時候可以指定一個mCallback來處理消息
  3. handler.handleMessage來最終處理消息

這樣從消息循環(huán)的開啟搀罢,到消息的發(fā)送蝗岖,處理就完成了

總結(jié)

  1. Looper是和當(dāng)前線程關(guān)聯(lián)的,Looper.prepare()建立與調(diào)用它的當(dāng)前線程的關(guān)聯(lián)榔至,Looper.loop()開啟當(dāng)前線程消息循環(huán)
  2. handler是和Looper關(guān)聯(lián)的抵赢,創(chuàng)建handler的時候必須指定其Looper,而主線程由于在程序開啟時就開啟了它的消息循環(huán)唧取,所以只有在主線程創(chuàng)建handler的時候铅鲤,不需要指定其Looper
  3. 創(chuàng)建Message,用Message.obtain()枫弟,可以復(fù)用Message邢享,不要直接new。
  4. 在子線程中開啟的消息循環(huán)淡诗,可調(diào)用Looper.myLooper().quit()骇塘,來退出消息循環(huán),主線程的消息循環(huán)不可退出
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