Android是消息驱动的,我们经常遇到属于消息机制的名字包括Handler、Looper、MessageQueue和Message。
- 载体:Message
- 队列:MessageQueue
- 调度:Looper
- 处理:Handler
其中在应用开发中,Handler和Message是我们经常用到的,而Looper偶尔会用到,MessageQueue则基本不会见到了,这是因为Android为用户封装的很好,可以最大程度的封装。
Android的消息机制是不同线程通信的关键,内部实现不局限于Java层,还通过JNI调用了Native的方法。
下面将按照消息机制顺序流程依次介绍几个关键流程。
消息队列的初始化
在Android中消息队列需要被消息循环所调度,也就是Looper,在一个线程中必须有一Looper实例,才能调度消息队列,如下代码:
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
这是HandlerThread中的一段代码,其中Looper.prepare();
就是在初始化消息队列和Looper,然后Looper就可以接管这个线程的消息队列。
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));
}
quitAllowed默认为true,表示不能从消息循环中quit。sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
会实例一个Looper加入到TreadLocal中。
UI线程默认有一个Looper,它的quitAllowed为不可退出,说明主线程是不能被quit的。
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
构造方法主要是实例化了一个消息队列MessageQueue,再看一下MessageQueue的构造方法。
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
nativeInit();
}
这个时候看到一个方法,nativeInit()
看名字像是一个Native方法,进去一看果然是。Native方法这里就不具体说了,但是从代码来看,在Native方法中也有一套MessageQueue和Looper的机制,
总结
消息队列初始化首先通过Looper.prepare();
,实例化了Looper类,Looper类又实例化了MessageQueue,而实例化MessageQueue的时候调用了Native方法中单消息机制,也就是说,Android的消息机制不仅有java层实现,还用到了Native内核层的实现。
发送消息
Looper.prepare();
初始化之后,就可以通过Looper.loop();
进入消息循环了。
首先要看一下一个消息是怎么添加到消息队列中的。
上面介绍了消息的载体是Message类,因此需要获得一个消息对象,通常我们用Message.obtain()
来获得一个实例,而不是直接new一个Message对象,这是因为在队列池里的Message对象可以复用,从而避免不必要的开销。
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}
Message内部维护了一个缓存链表,可以将存在的Message返回给上层。
有了Message对象后,发送消息在应用开发中就经常用到了,比如Handler的各种post、send方法,查看源码,都是调用了sendMessageAtTime方法,如下:
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);
}
通过这个方法获取到消息后,在调用enqueueMessage方法插入这条消息,我们看MessageQueue queue = mQueue;
这个队列是获取的当前线程的消息队列。
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
插入消息的时候,首先会将Message的target设置为当前的Handler,然后调用MessageQueue的enqueueMessage,
final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.isInUse()) {
throw new AndroidRuntimeException(msg + " This message is already in use.");
}
if (msg.target == null) {
throw new AndroidRuntimeException("Message must have a target.");
}
boolean needWake;
synchronized (this) {
if (mQuiting) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);
return false;
}
msg.when = when;
Message p = mMessages;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p;
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 (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
return true;
}
当msg.target为null时是直接抛异常的。在enqueueMessage中首先判断,如果当前的消息队列为空,或者新添加的消息的执行时间when是0,或者新添加的消息的执行时间比消息队列头的消息的执行时间还早,就把消息添加到消息队列头(消息队列按时间排序),否则就要找到合适的位置将当前消息添加到消息队列。
消息循环
有了消息队列,也发送了消息,下面就是要知道如何通过循环消息队列去处理消息了。首先看一下loop这个函数。
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.recycle();
}
}
Looper循环过程会依次取到队列的Message,调用msg.target.dispatchMessage(msg)
方法交由Handler处理,而这个target就是在插入消息是被绑定的那个发消息的Handler,消息被处理之后会被回收,当next为null时就会退出循环,这样整个一个完整的流程就结束了,当然读取消息的过程也是很复杂的,而且用到了native方法,这里就不深入描述了。