Android中的消息机制

要了解Handler的工作机制,首先要搞清楚一个线程的私有存储类,ThreadLocal
ThreadLocal的工作原理:
ThreadLocal是一个线程内部的数据存储类,通过他可以在指定的线程中存储数据,数据存储后,只有在指定的线程中才能获取到存储的数据,对于其他线程则不能获取到存储的数据.
ThreadLocal中用一个ThreadLocalMap存储数据,key为当前线程名,所以只有在当前线程才能拿到当前线程的数据

  1. Thread.get()
 public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);//第一次map为null
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

    private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }

   ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
      // ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
        return t.threadLocals;
    }

   void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }
  1. Thread.set()
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

而在Android的消息机制中,每个线程对应一个looper和一个messageQueue,就是用的ThreadLocal来保证

Handler消息机制的主要流程
  1. 初始化全局唯一的Looper对象,和MessageQueue对象,调用Looper.loop()
  2. 产生消息
  3. 发送消息
  4. 处理消息
  • App启动的入口ActivityThread的 main()函数中,开头有一个prepareMainLooper()方法最后有一个Looper.loop()方法.
    prepareMainLooper() new了一个Looper对象,并将其保存在sThreadLocal中,在Looper的构造方法中,new了一个MessageQueue对象,赋值给了Looper的mMessageQueue引用.
    Looper.loop()开启了一个死循环,不断调用MessageQueue的next()方法,MessageQueue的next()方法调用MessageQueue中
    Message的next
   Looper.prepareMainLooper();


  public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }


    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));//将looper对象存储到MainThread中
    }

    private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);//Looper类的构造方法中,创建MessageQueue
        mThread = Thread.currentThread();
    }

Looper.loop()的代码太长了,就不贴了,里面重要的方法就两个,Message msg = queue.next();msg.target.dispatchMessage(msg);
在介绍MessageQueue的next()方法之前,首先来了解一下Message
Message是一个对象池的形式,以单链表的方式,来管理消息,对象池的MaxSize为50,也就是说,Handler机制中,最多能保存50个消息
MessageQUeue的next方法,顾名思义,就是取出当前需要处理的一条消息
取出Message.next即消息队列中的下一条消息,赋值给全局变量mMessage,只有当有消息,且mMessage.when<=当前系统时间时,才会返回mMessage,返回message后就是处理message,msg.target.dispatchMessage(msg),这里我们稍后再讲
先看下MessageQueue,next()里面部分源码
当mMessage==null时,会将nextPollTimeoutMillis赋值为-1,当now<mMessage.when时,会将nextPollTimeoutMillis赋值为mMessage的延时时间,否则,return msg;

               if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {
                        // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // Got a message.这里是真正拿到当前需要处理的消息
                        mBlocked = false;
                        if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                        msg.markInUse();
                        return msg;
                    }
                } else {
                    // No more messages.
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }

当当前没有要处理的消息时,即nextPollTimeoutMillis 不为0时,系统会去执行mPendingIdleHandlers,即系统内的一些消息,比如GC回收等等,当没有要执行的pending idle handler时,会continue退出当前循环

// If first time idle, then get the number of idlers to run.
                // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
                // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
                if (pendingIdleHandlerCount < 0
                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
                }
                if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                    // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.没有pendingIdleHandler时,continue
                    mBlocked = true;
                    continue;
                }

                if (mPendingIdleHandlers == null) {
                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
                }
                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
// Run the idle handlers.
            // We only ever reach this code block during the first iteration.
            for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
                final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
                mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler

                boolean keep = false;
                try {
                    keep = idler.queueIdle();
                } catch (Throwable t) {
                    Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
                }

                if (!keep) {
                    synchronized (this) {
                        mIdleHandlers.remove(idler);
                    }
                }
            }

            // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
            pendingIdleHandlerCount = 0;

            // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
            // so go back and look again for a pending message without waiting.
//如果有pending idel handler,执行pending idel handler,然后将nextPollTimeoutMillis 赋值为0
            nextPollTimeoutMillis = 0;

下一次进入循环,如果nextPollTimeoutMillis !=0,就会进入挂起状态,调用native的nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
直到有新的事物发生,native的nativeWake方法被调用,唤醒当前线程
那么nativeWake方法什么时候被调用呢?
这要从消息的发送讲起
消息发送是通过handler的sendMessage或一些其他的方法,我们以sendMessage()为例,shendMessage方法会调用到Handler的enqueueMessage方法,最后会调到MessageQueue的enqueueMessage方法
下面我们来看MessageQueue的enqueueMessage方法究竟做了写什么呢

            msg.markInUse();
            //这里将当前消息的when赋值给when
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                // 这里p==null就是说mMessages==null,即我们传进来的msg是一条message链的head
                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) {
                      //这里是说,当p==null就是到达链表尾部,或者when<p.when,当前消息的when<p.when时,跳出循环
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
              //跳出循环后,把nsg插在了prev和p的中间,你可以这样理解,本来链表是这样的prev-->p,prev后面接的是p,然后是p.next,
              //现在先执行msg.next=p,就是msg和prev后面都是接的p,msg-->p,prev-->p,
              //然后执行prev.next=msg,就是将prev的后置节点设置为msg,即prev-->msg-->p
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }

首先,enqueueMessage方法会拿到我们传入的msg,把msg的when赋值给局部变量when,当msg是一个新的head或者when<p.when,会走到nativeWeak,唤醒挂起的线程
否则会遍历一下当前消息链表,根据when从小到大的顺序,将msg插入到当前链表中

然后我们接着来看Looper.loop()方法,当通过MessageQueue拿到当前消息后,会调用msg.target.dispatchMessage(msg);即handler的dispatchMessage方法,这个方法做了什么呢,非常简单,我们看看源码

   /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
    }
    
    /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

如果有callback,就调callback,如果没有callback,就直接调用了handlerMessage方法,而这个handleMessage方法在Handler中是一个空实现,具体的实现就是我们new Handler时重写的handleMessage方法.

那么总结一下,Handler机制为什么能做到线程间的消息传递呢?

主线程
Looper.prepare()-->创建Looper和MessageQueue,通过threadLocal将looper和thread以键值对的形式保存在ThreadLocalMap中,一个线程对应一个唯一的looper对象
new Handler-->创建handler,实现handlerMessage方法
Looper.loop()拿到msg,调用msg.target即handler的dispatchMessage(),然后调到handleMessage方法

子线程
new Message-->创建一个msg
handler.sendMessage-->将handler赋值给msg.target,调用messageQueue的enqueueMessage(),这里子线程为什么能拿到主线程的messageQueue呢?首先通过Looper.myLooper()从threadLocal里面获取到mLooper,再拿到mLooper里面的mMessageQueue.

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,126评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,254评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,445评论 0 341
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,185评论 1 278
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,178评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,970评论 1 284
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,276评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,927评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,400评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,883评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,997评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,646评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,213评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,204评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,423评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,423评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,722评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容