Android消息機制淺析

寫在前面:

如果你在看本文之前沒有對Android消息機制作過了解,可能會比較吃力芳来,關于源碼,不需要全部看懂猜拾,能看懂其中關鍵的幾句代碼就行了即舌。如果在閱讀過程中感到吃力,請直接跳到結尾部分看概述挎袜。

最近在看《Android開發(fā)藝術探索》顽聂,感覺真的是一本好書,恩盯仪,讓我非常有讀完欲望的一本書紊搪。話不多說,分享一下我的讀書收獲全景。

Android中的耗時操作需要在子線程中完成耀石,當這些操作完成后可能會需要對UI進行相應的更新。但是Android中的UI不是線程安全的蚪燕,在多線程中并發(fā)訪問可能會導致UI控件處于不可預期的狀態(tài)娶牌。Google沒有用上鎖機制來解決這個問題奔浅,而是讓開發(fā)者通過Handler切換線程來達到更新UI的目的馆纳。Handler是Android消息機制的上層接口,想要解析Android消息機制還需要了解Looper消息隊列(MessageQueue)汹桦。

在具體的了解Handler鲁驶、Looper和MessageQueue之前,先讓我們把我們平時切換線程的流程過一遍舞骆。首先我們在主線程中創(chuàng)建Handler钥弯,然后在子線程中通過handler的sendMessage方法將攜帶子線程操作結果的數據傳出,通過handler的handleMessage方法進行UI的更新督禽,代碼如下:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    //注1
    private Handler handler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            tvContent.setText((String)msg.obj);
        }
    };
    private TextView tvContent;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        tvContent = (TextView) findViewById(R.id.tv_content);

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //...一些耗時操作

                //耗時操作的結果
                String result = "我是結果";

                Message msg = Message.obtain();
                msg.obj = result;
                handler.sendMessage(msg);
            }
        }).start();
    }
}

注1:這篇算是挺久之前的文了吧脆霎,現在看來有一個比較致命的東西,private Handler handler;這個東西是一個內部類狈惫,在Java中內部類都會隱含的持有一個外部類的引用睛蛛,一般來說這個外部類的引用就是Activity。如果因為Handler持有了Activity的引用而導致Activity無法被銷毀胧谈,則會導致內存泄露忆肾,解決方法就是用static修飾,static修飾的內部類不會持有外部類的引用菱肖。但是很快你就會發(fā)現因為他是靜態(tài)的客冈,所以無法使用外部類的成員了,這對我們更新UI又是個阻礙稳强,你可以考慮采用SoftReference的技術场仲,在Handler內部持有一個activity的軟引用和悦,在軟引用不為空的情況下通過這個弱引用去訪問外部類的成員。

因為代碼比較簡單渠缕,就不上結果圖了摹闽。接下來解析一下以上簡單的代碼。

    private Handler handler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            tvContent.setText((String)msg.obj);
        }
    };

首先是構造一個Handler對象褐健,用的是默認的構造方法付鹿,看一下源碼是如何實例化的

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

再追蹤一下源碼,發(fā)現最終是用的如下的構造方法

    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());
            }
        }

        mLooper = Looper.myLooper();
        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;
    }

說實話大部分代碼我也是看不懂的蚜迅,但是mLooper = Looper.myLooper()和mQueue = mLooper.mQueue舵匾,可以看出Handler得到了一個Looper和一個“隊列”。查看myLooper方法的注釋

/**
* Return the Looper object associated with the current thread.  Returns 
* null if the calling thread is not associated with a Looper.
 */

返回的是當前線程的Looper谁不,如果當前線程沒有Looper就返回null坐梯。所以在Handler的構造方法中,會有

 if (mLooper == null) {
    throw new RuntimeException(
        "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}

所以在沒有Looper的線程中創(chuàng)建Handler對象會拋以上異常刹帕。我們可以為沒有Looper的線程創(chuàng)建一個Looper不過這里先不談吵血。看完了如何創(chuàng)建Handler之后偷溺,繼續(xù)我們的流程蹋辅,在子線程中我們使用handler的sendMessage()方法發(fā)送了一個Message對象,讓我們看看這背后隱藏了怎樣的py交……挫掏,不侦另,怎樣的操作。

    public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }

通過追蹤源碼發(fā)現最終執(zhí)行了如下代碼:

    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

最后一句代碼是向queue中插入msg的意思尉共,也就是說handler.sendMessage()這個方法所執(zhí)行的操作就是向消息隊列插入了一條message褒傅,那么這條消息又是經歷了怎樣的輾轉才切換到了當前線程呢?顯然這其中有Looper的參與,不過在了解Looper之前袄友,需要先了解一下MessageQueue殿托。


MessageQueue#

MessageQueue雖然叫消息隊列,但實際上他是通過一個單鏈表的數據結構來維護消息列表剧蚣。至于為什么采用單鏈表的數據結構支竹,因為MessageQueue主要操作是插入和讀取,而讀取包含著刪除操作券敌,而單鏈表在插入和刪除上比較有優(yōu)勢唾戚。關于MessageQueue還需要知道enqueueMessage()是插入操作,next()是讀取并且刪除的操作待诅。需要了解的暫時就這么多了叹坦。


Looper

Looper會不停地從MessageQueue中查看是否有新消息,如果有新消息就會立刻處理卑雁,否則就一直阻塞在那里募书。Looper最重要的方法便是loop()方法绪囱,讓我們看一下loop()方法是怎樣的:

    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();
        }
    }

如果MessageQueue的next方法返回了新的消息,Looper就會處理這條消息

      msg.target.dispatchMessage(msg);

msg.target就是發(fā)送這條消息的Handler對象,這樣Handler發(fā)送的消息最終又交給它的dispatchMessage方法來處理了。查看dispatchMessage方法源碼會發(fā)現幢码,我們之前使用的Handler的構造方法和得到Message對象的方法,最終會導致dispatchMessage方法調用handleMessage方法齿椅。


總結與拓展

總的來說,我們平常使用Handler所經歷的流程就是:
1.使用當前線程的Looper對象創(chuàng)建Handler启泣。
2.handler.sendMessage()向Looper中的消息隊列插入消息涣脚。
3.Looper通過loop方法獲取消息隊列的新消息,通過msg.target(發(fā)送消息的Handler)調用dispatchMessage方法處理消息寥茫。而該方法在loop方法中被調用遣蚀,loop被當前線程Looper調用,所以該消息被切換到當前線程中執(zhí)行纱耻。

流程.png

在了解了Android的消息機制之后芭梯,我們可以嘗試使用Handler和Looper實現兩個子線程之間的消息傳遞。通過new Thread()創(chuàng)建的線程并沒有Looper弄喘,為他創(chuàng)建一個Looper就可以使用Handler了玖喘。Looper可以通過prepare方法來創(chuàng)建,好了說明就到這限次,直接上代碼芒涡!

import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private final String TAG = "MainActivity";
    private Handler mhandler;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Thread1 thread1 = new Thread1();
        thread1.setName("Thread#1");
        thread1.start();

        mhandler = thread1.getHandler();
        while(mhandler == null){
            mhandler = thread1.getHandler();
        }

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Message msg = Message.obtain();
                    msg.obj = System.currentTimeMillis();
                    mhandler.sendMessage(msg);
                }
            }
        }, "Thread#2").start();


    }


    class Thread1 extends Thread {
        private Handler mhandler;

        public Handler getHandler() {
            return mhandler;
        }

        @Override
        public void run() {
            //為該線程創(chuàng)建Looper
            Looper.prepare();
            //初始化handler
            mhandler = new Handler() {
                @Override
                public void handleMessage(Message msg) {
                    Log.i(TAG, Thread.currentThread().getName() + " the message is:" + msg.obj);
                }
            };
            Looper.loop();
        }
    }

}
輸出結果.png

很明顯,Thread#2成功地將消息傳遞到了Thread#1的handler中。其實關于Looper.prepare()也值得深究卖漫,涉及到了ThreadLocal,不過我這里就不管了赠群。
  
最后再安排一下今后一段時間內要做的事羊始,從第一篇簡書文章到這第二篇,中間隔了很久了查描。倒是沒有偷懶突委,一直在敲代碼,不過最近算是把一直想做的東西做了冬三,是時候來一波學習總結了匀油。

資料來源:《Android開發(fā)藝術探索》

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?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
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