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代碼分析Android消息機(jī)制

更新時(shí)間：2018年03月18日 16:14:01 作者：mmmmar

本文通過代碼實(shí)例詳細(xì)分析了Android消息機(jī)制的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)此有需要的朋友可以參考學(xué)習(xí)下。

我們知道在編程時(shí)許多操作（如更新UI）需要在主線程中完成，而且，耗時(shí)操作（如網(wǎng)絡(luò)連接）需要放在子線程中，否則會(huì)引起ANR。所以我們常使用Handler來實(shí)現(xiàn)線程間的消息傳遞，這里討論的也就是Handler的運(yùn)行機(jī)制。

Handler的運(yùn)行主要由兩個(gè)類來支撐：Looper與MessageQueue。熟悉開發(fā)的朋友都知道在子線程中默認(rèn)是無法創(chuàng)建Handler的，這是因?yàn)樽泳€程中不存在消息隊(duì)列。當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)與子線程綁定的Handler時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)代碼如下：

class LooperThread extends Thread {
  public Handler mHandler;
  public void run() {
    Looper.prepare();
    mHandler = new Handler() {
      public void handleMessage(Message msg) {
        // process incoming messages here
      }
    };
    Looper.loop();
   }
}

在創(chuàng)建Handler前，需要先調(diào)用Looper.prepare()方法，之后再調(diào)用Looper.loop()方法。也就是說Handler的功能實(shí)現(xiàn)建立在Looper之上。

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

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) {
  mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
  mThread = Thread.currentThread();
}

由于Looper的消息循環(huán)是一個(gè)死循環(huán)，一個(gè)線程最多只能有一個(gè)Looper，所以Looper.prepare()函數(shù)首先檢查該線程是否已經(jīng)擁有一個(gè)Looper，如果有則拋出異常。Looper通過ThreadLocal類為每個(gè)線程儲(chǔ)存獨(dú)立的Looper實(shí)例，簡單說一下ThreadLocal的實(shí)現(xiàn)原理：

Java并發(fā)編程：深入剖析ThreadLocal

首先，在每個(gè)線程Thread內(nèi)部有一個(gè)ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變量threadLocals，這個(gè)threadLocals就是用來存儲(chǔ)實(shí)際的變量副本的，鍵值為當(dāng)前ThreadLocal變量，value為變量副本。

初始時(shí)，在Thread里面，threadLocals為空，當(dāng)通過ThreadLocal變量調(diào)用get()方法或者set()方法，就會(huì)對(duì)Thread類中的threadLocals進(jìn)行初始化，并且以當(dāng)前ThreadLocal變量為鍵值，以ThreadLocal要保存的副本變量為value，存到threadLocals。

然后在當(dāng)前線程里面，如果要使用副本變量，就可以通過get方法在threadLocals里面查找。

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;
  for (;;) {
    Message msg = queue.next(); // might block
    if (msg == null) {
      // No message indicates that the message queue is quitting.
      return;
    }
    msg.target.dispatchMessage(msg);
    msg.recycleUnchecked();
  }
}

在4行可以看到一個(gè)我們熟悉的異常信息，說明并沒有Looper與當(dāng)前線程相關(guān)聯(lián)，也就無法進(jìn)行消息傳遞。Looper.loop()方法本身是一個(gè)死循環(huán)，不斷在MessageQueue中取出Message對(duì)象進(jìn)行處理，然后調(diào)用Message.recycleUnchecked()方法對(duì)其回收，這也是為什么官方推薦使用Message.obtain()方法來獲取Message實(shí)例，而不是直接新建對(duì)象。當(dāng)沒有消息可處理時(shí)，MessageQueue.next()方法將阻塞，直到新的消息到來。

對(duì)于MessageQueue，我們只需要關(guān)注兩個(gè)函數(shù)即可，一個(gè)是MessageQueue.enqueueMessage()另一個(gè)是MessageQueue.next()，它們分別對(duì)應(yīng)著隊(duì)列的插入與取出操作。MessageQueue中隊(duì)列是使用單鏈表實(shí)現(xiàn)的，由Message.next屬性指向其下一個(gè)元素。

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
  synchronized (this) {
    msg.markInUse();
    msg.when = when;
    Message p = mMessages;
    boolean needWake;
    if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
      msg.next = p;
      mMessages = msg;
    } else {
      Message prev;
      for (;;) {
        prev = p;
        p = p.next;
        if (p == null || when < p.when) {
          break;
        }
      }
      msg.next = p; // invariant: p == prev.next
      prev.next = msg;
    }
  }
  return true;
}

向MessageQueue中插入元素時(shí)，需要根據(jù)Message.when屬性的大小決定插入的位置，它代表了Meesage需要被處理的時(shí)間，拿Handler.sendMessage()函數(shù)為例。

public final boolean sendMessage(Message msg) {
  return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
  if (delayMillis < 0) {
    delayMillis = 0;
  }
  return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
  MessageQueue queue = mQueue;
  return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
  msg.target = this;
  if (mAsynchronous) {
    msg.setAsynchronous(true);
  }
  return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

從調(diào)用流程來看，Handler.sendMessage()函數(shù)其實(shí)就是向MessageQueue的消息隊(duì)列中插入了一個(gè)Message.when屬性為當(dāng)前時(shí)間的元素。

對(duì)于MessageQueue.next()函數(shù)，簡單來說它的作用就是在MessageQueue的頭部取出元素，然后執(zhí)行Handler.dispatchMessage()函數(shù)。

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

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

如果我們使用Handler.post()函數(shù)發(fā)送一個(gè)Runnable對(duì)象，那么最終Runnable對(duì)象會(huì)在Handler.handleCallback()函數(shù)中執(zhí)行。如果是一個(gè)普通Message，那么它會(huì)被分發(fā)到一個(gè)我們熟悉的函數(shù)中，Handler.handleMessage()，這就是為什么一般我們都需要重寫這個(gè)函數(shù)對(duì)消息進(jìn)行處理。

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