深入剖析Android消息機(jī)制原理
在Android中,線程內(nèi)部或者線程之間進(jìn)行信息交互時(shí)經(jīng)常會(huì)使用消息,這些基礎(chǔ)的東西如果我們熟悉其內(nèi)部的原理,將會(huì)使我們?nèi)菀住⒏玫丶軜?gòu)系統(tǒng),避免一些低級的錯(cuò)誤。在學(xué)習(xí)Android中消息機(jī)制之前,我們先了解與消息有關(guān)的幾個(gè)類:
1.Message
消息對象,顧名思義就是記錄消息信息的類。這個(gè)類有幾個(gè)比較重要的字段:
a.arg1和arg2:我們可以使用兩個(gè)字段用來存放我們需要傳遞的整型值,在Service中,我們可以用來存放Service的ID。
b.obj:該字段是Object類型,我們可以讓該字段傳遞某個(gè)多項(xiàng)到消息的接受者中。
c.what:這個(gè)字段可以說是消息的標(biāo)志,在消息處理中,我們可以根據(jù)這個(gè)字段的不同的值進(jìn)行不同的處理,類似于我們在處理Button事件時(shí),通過switch(v.getId())判斷是點(diǎn)擊了哪個(gè)按鈕。
在使用Message時(shí),我們可以通過new Message()創(chuàng)建一個(gè)Message實(shí)例,但是Android更推薦我們通過Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()獲取Message對象。這并不一定是直接創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例,而是先從消息池中看有沒有可用的Message實(shí)例,存在則直接取出并返回這個(gè)實(shí)例。反之如果消息池中沒有可用的Message實(shí)例,則根據(jù)給定的參數(shù)new一個(gè)新Message對象。通過分析源碼可得知,Android系統(tǒng)默認(rèn)情況下在消息池中實(shí)例化10個(gè)Message對象。
2.MessageQueue
消息隊(duì)列,用來存放Message對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),按照“先進(jìn)先出”的原則存放消息。存放并非實(shí)際意義的保存,而是將Message對象以鏈表的方式串聯(lián)起來的。MessageQueue對象不需要我們自己創(chuàng)建,而是有Looper對象對其進(jìn)行管理,一個(gè)線程最多只可以擁有一個(gè)MessageQueue。我們可以通過Looper.myQueue()獲取當(dāng)前線程中的MessageQueue。
3.Looper
MessageQueue的管理者,在一個(gè)線程中,如果存在Looper對象,則必定存在MessageQueue對象,并且只存在一個(gè)Looper對象和一個(gè)MessageQueue對象。在Android系統(tǒng)中,除了主線程有默認(rèn)的Looper對象,其它線程默認(rèn)是沒有Looper對象。如果想讓我們新創(chuàng)建的線程擁有Looper對象時(shí),我們首先應(yīng)調(diào)用Looper.prepare()方法,然后再調(diào)用Looper.loop()方法。典型的用法如下:
class LooperThread extends Thread { public Handler mHandler; public void run() { Looper.prepare(); //其它需要處理的操作 Looper.loop(); } }
倘若我們的線程中存在Looper對象,則我們可以通過Looper.myLooper()獲取,此外我們還可以通過Looper.getMainLooper()獲取當(dāng)前應(yīng)用系統(tǒng)中主線程的Looper對象。在這個(gè)地方有一點(diǎn)需要注意,假如Looper對象位于應(yīng)用程序主線程中,則Looper.myLooper()和Looper.getMainLooper()獲取的是同一個(gè)對象。
4.Handler
消息的處理者。通過Handler對象我們可以封裝Message對象,然后通過sendMessage(msg)把Message對象添加到MessageQueue中;當(dāng)MessageQueue循環(huán)到該Message時(shí),就會(huì)調(diào)用該Message對象對應(yīng)的handler對象的handleMessage()方法對其進(jìn)行處理。由于是在handleMessage()方法中處理消息,因此我們應(yīng)該編寫一個(gè)類繼承自Handler,然后在handleMessage()處理我們需要的操作。
下面我們通過跟蹤代碼分析在Android中是如何處理消息。首先貼上測試代碼:
/** * * @author coolszy * */ public class MessageService extends Service { private static final String TAG = "MessageService"; private static final int KUKA = 0; private Looper looper; private ServiceHandler handler; /** * 由于處理消息是在Handler的handleMessage()方法中,因此我們需要自己編寫類 * 繼承自Handler類,然后在handleMessage()中編寫我們所需要的功能代碼 * @author coolszy * */ private final class ServiceHandler extends Handler { public ServiceHandler(Looper looper) { super(looper); } @Override public void handleMessage(Message msg) { // 根據(jù)what字段判斷是哪個(gè)消息 switch (msg.what) { case KUKA: //獲取msg的obj字段。我們可在此編寫我們所需要的功能代碼 Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj); break; // other cases default: break; } // 如果我們Service已完成任務(wù),則停止Service stopSelf(msg.arg1); } } @Override public void onCreate() { Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()"); // 默認(rèn)情況下Service是運(yùn)行在主線程中,而服務(wù)一般又十分耗費(fèi)時(shí)間,如果 // 放在主線程中,將會(huì)影響程序與用戶的交互,因此把Service // 放在一個(gè)單獨(dú)的線程中執(zhí)行 HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); thread.start(); // 獲取當(dāng)前線程中的looper對象 looper = thread.getLooper(); //創(chuàng)建Handler對象,把looper傳遞過來使得handler、 //looper和messageQueue三者建立聯(lián)系 handler = new ServiceHandler(looper); } @Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()"); //從消息池中獲取一個(gè)Message實(shí)例 Message msg = handler.obtainMessage(); // arg1保存線程的ID,在handleMessage()方法中 // 我們可以通過stopSelf(startId)方法,停止服務(wù) msg.arg1 = startId; // msg的標(biāo)志 msg.what = KUKA; // 在這里我創(chuàng)建一個(gè)date對象,賦值給obj字段 // 在實(shí)際中我們可以通過obj傳遞我們需要處理的對象 Date date = new Date(); msg.obj = date; // 把msg添加到MessageQueue中 handler.sendMessage(msg); return START_STICKY; } @Override public void onDestroy() { Log.i(TAG, "MessageService-->onDestroy()"); } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { return null; } }
運(yùn)行結(jié)果:
注:在測試代碼中我們使用了HandlerThread類,該類是Thread的子類,該類運(yùn)行時(shí)將會(huì)創(chuàng)建looper對象,使用該類省去了我們自己編寫Thread子類并且創(chuàng)建Looper的麻煩。
下面我們分析下程序的運(yùn)行過程:
1.onCreate()
首先啟動(dòng)服務(wù)時(shí)將會(huì)調(diào)用onCreate()方法,在該方法中我們new了一個(gè)HandlerThread對象,提供了線程的名字和優(yōu)先級。
緊接著我們調(diào)用了start()方法,執(zhí)行該方法將會(huì)調(diào)用HandlerThread對象的run()方法:
public void run() { mTid = Process.myTid(); Looper.prepare(); synchronized (this) { mLooper = Looper.myLooper(); notifyAll(); } Process.setThreadPriority(mPriority); onLooperPrepared(); Looper.loop(); mTid = -1; }
在run()方法中,系統(tǒng)給線程添加的Looper,同時(shí)調(diào)用了Looper的loop()方法:
public static final void loop() { Looper me = myLooper(); MessageQueue queue = me.mQueue; while (true) { Message msg = queue.next(); // might block //if (!me.mRun) { // break; //} if (msg != null) { if (msg.target == null) { // No target is a magic identifier for the quit message. return; } if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what ); msg.target.dispatchMessage(msg); if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println( "<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); msg.recycle(); } } }
通過源碼我們可以看到loop()方法是個(gè)死循環(huán),將會(huì)不停的從MessageQueue對象中獲取Message對象,如果MessageQueue 對象中不存在Message對象,則結(jié)束本次循環(huán),然后繼續(xù)循環(huán);如果存在Message對象,則執(zhí)行 msg.target.dispatchMessage(msg),但是這個(gè)msg的.target字段的值是什么呢?我們先暫時(shí)停止跟蹤源碼,返回到onCreate()方法中。線程執(zhí)行完start()方法后,我們可以獲取線程的Looper對象,然后new一個(gè)ServiceHandler對象,我們把Looper對象傳到ServiceHandler構(gòu)造函數(shù)中將使handler、looper和messageQueue三者建立聯(lián)系。
2.onStartCommand()
執(zhí)行完onStart()方法后,將執(zhí)行onStartCommand()方法。首先我們從消息池中獲取一個(gè)Message實(shí)例,然后給Message對象的arg1、what、obj三個(gè)字段賦值。緊接著調(diào)用sendMessage(msg)方法,我們跟蹤源代碼,該方法將會(huì)調(diào)用sendMessageDelayed(msg, 0)方法,而sendMessageDelayed()方法又會(huì)調(diào)用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法,在該方法中我們要注意該句代碼msg.target = this,msg的target指向了this,而this就是ServiceHandler對象,因此msg的target字段指向了ServiceHandler對象,同時(shí)該方法又調(diào)用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法:
final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { if (msg.when != 0) { throw new AndroidRuntimeException(msg + " This message is already in use."); } if (msg.target == null && !mQuitAllowed) { throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit"); } 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; } else if (msg.target == null) { mQuiting = true; } msg.when = when; //Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg); Message p = mMessages; if (p == null || when == 0 || when < p.when) { msg.next = p; mMessages = msg; this.notify(); } else { Message prev = null; while (p != null && p.when <= when) { prev = p; p = p.next; } msg.next = prev.next; prev.next = msg; this.notify(); } } return true; }
該方法主要的任務(wù)就是把Message對象的添加到MessageQueue中(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最基礎(chǔ)的東西,自己畫圖理解下)。
handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息隊(duì)列中
3.handleMessage(msg)
onStartCommand()執(zhí)行完畢后我們的Service中的方法就執(zhí)行完畢了,那么handleMessage()是怎么調(diào)用的呢?在前面分析的loop()方法中,我們當(dāng)時(shí)不知道m(xù)sg的target字段代碼什么,通過上面分析現(xiàn)在我們知道它代表ServiceHandler對象,msg.target.dispatchMessage(msg);則表示執(zhí)行ServiceHandler對象中的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); } }
該方法首先判斷callback是否為空,我們跟蹤的過程中未見給其賦值,因此callback字段為空,所以最終將會(huì)執(zhí)行handleMessage()方法,也就是我們ServiceHandler類中復(fù)寫的方法。在該方法將根據(jù)what字段的值判斷執(zhí)行哪段代碼。
至此,我們看到,一個(gè)Message經(jīng)由Handler的發(fā)送,MessageQueue的入隊(duì),Looper的抽取,又再一次地回到Handler的懷抱中。而繞的這一圈,也正好幫助我們將同步操作變成了異步操作。
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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