Android 消息机制详解及实例代码

Android 消息机制

1.概述

Android应用启动时,会默认有一个主线程(UI线程),在这个线程中会关联一个消息队列(MessageQueue),所有的操作都会被封装成消息队列然后交给主线程处理。为了保证主线程不会退出,会将消息队列的操作放在一个死循环中,程序就相当于一直执行死循环,每循环一次,从其内部的消息队列中取出一个消息,然后回调相应的消息处理函数(handlerMessage),执行完成一个消息后则继续循环,若消息队列为空,线程则会阻塞等待。因此不会退出。如下图所示:

Handler 、 Looper 、Message有啥关系?

在子线程中完成耗时操作,很多情况下需要更新UI,最常用的就是通过Handler将一个消息Post到UI线程中,然后再在Handler的handlerMessage方法中进行处理。而每个Handler都会关联一个消息队列(MessageQueue),Looper负责的就是创建一个MessageQueue,而每个Looper又会关联一个线程(Looper通过ThreadLocal封装)。默认情况下,MessageQueue只有一个,即主线程的消息队列。

上面就是Android消息机制的基本原理,如果想了解更详细,我们从源码开始看。

2.源码解读

(1)ActivityThread主线程中启动启动消息循环Looper

public final class ActivityThread {  public static void main(String[] args) {    //代码省略    //1.创建消息循环的Looper    Looper.prepareMainLooper();    ActivityThread thread = new ActivityThread();    thread.attach(false);    if (sMainThreadHandler == null) {      sMainThreadHandler = thread.getHandler();    }    AsyncTask.init();    //2.执行消息循环    Looper.loop();    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");  }}

ActivityThread通过Looper.prepareMainLooper()创建主线程的消息队列,最后执行Looper.loop()来启动消息队列。Handler关联消息队列和线程。

(2)Handler关联消息队列和线程

public Handler(Callback callback, boolean async) {    //代码省略    //获取Looper    mLooper = Looper.myLooper();    if (mLooper == null) {      throw new RuntimeException(        "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");    }    //获取消息队列    mQueue = mLooper.mQueue;  }

Handler会在内部通过Looper.getLooper()方法来获取Looper对象,并且与之关联,并获取消息队列。那么Looper.getLooper()如何工作的呢?

  public static @Nullable Looper myLooper() {    return sThreadLocal.get();  }  public static @NonNull MessageQueue myQueue() {    return myLooper().mQueue;  }  public static void prepare() {    prepare(true);  }  //为当前线程设置一个Looper  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));  }  //设置UI线程的Looper  public static void prepareMainLooper() {    prepare(false);    synchronized (Looper.class) {      if (sMainLooper != null) {        throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");      }      sMainLooper = myLooper();    }  }

在Looper类中,myLooper()方法,通过sThreadLocal.get()来获取的,在prepareMainLooper()中调用prepare()方法,在这个方法中创建了一个Looper对象,并将对象设置了sThreadLocal()。这样队列就和线程关联起来了。通过sThreadLocal.get()方法,保证不同的线程不能访问对方的消息队列。

为什么要更新UI的Handler必须在主线程中创建?

因为Handler要与主线程的消息队列关联上,这样handlerMessage才会执行在UI线程,此时UI线程才是安全的。

(3)消息循环,消息处理

消息循环的建立就是通过Looper.loop()方法。源代码如下:

/**   * Run the message queue in this thread. Be sure to call   * {@link #quit()} to end the loop.   */  public static void loop() {    final Looper me = myLooper();    if (me == null) {      throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");    }    //1.获取消息队列    final MessageQueue queue = me.mQueue;    //2.死循环,即消息循环    for (;;) {      //3.获取消息,可能阻塞      Message msg = queue.next(); // might block      if (msg == null) {        // No message indicates that the message queue is quitting.        return;      }      //4.处理消息      msg.target.dispatchMessage(msg);      //回收消息      msg.recycleUnchecked();    }  }

从上述程序我们可以看出,loop()方法的实质上是建立一个死循环,然后通过从消息队列中逐个取出消息,最后处理消息。对于Looper:通过Looper.prepare()来创建Looper对象(消息队列封装在Looper对象中),并且保存在sThreadLocal中,然后通过通过Looper.loop()进行消息循环,这两步通常成对出现。

public final class Message implements Parcelable {  //target处理  Handler target;   //Runnable类型的callback  Runnable callback;  //下一条消息,消息队列是链式存储的  Message next;}

从源码中可以看出,target是Handler类型。实际上就是转了一圈,通过Handler发送消息给消息队列,消息队列又将消息分发给Handler处理。在Handle类中:

//消息处理函数,子类覆写public void handleMessage(Message msg) {}private static void handleCallback(Message message) {    message.callback.run();  }//分发消息public void dispatchMessage(Message msg) {    if (msg.callback != null) {      handleCallback(msg);    } else {      if (mCallback != null) {        if (mCallback.handleMessage(msg)) {          return;        }      }      handleMessage(msg);    }  }

从上述程序可以看出,dispatchMessage只是一个分发的方法,如果Run nable类型的callback为空,则执行handleMessage来处理消息,该方法为空,我们会将更新UI的代码写在该函数中;如果callback不为空,则执行handleCallback来处理,该方法会调用callback的run方法。其实这是Handler分发的两种类型,比如post(Runnable callback)则callback就不为空,当我们使用Handler来sendMessage时通常不设置callback,因此,执行handlerMessage。

 public final boolean post(Runnable r)  {    return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);  }  public String getMessageName(Message message) {    if (message.callback != null) {      return message.callback.getClass().getName();    }    return "0x" + Integer.toHexString(message.what);  }  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;    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);  }

从上述程序可以看到,在post(Runnable r)时,会将Runnable包装成Message对象,并且将Runnable对象设置给Message对象的callback,最后会将该对象插入消息队列。sendMessage也是类似实现:

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

不管是post一个Runnable还是Message,都会调用sendMessageDelayed(msg, time)方法。Handler最终将消息追加到MessageQueue中,而Looper不断地从MessageQueue中读取消息,并且调用Handler的dispatchMessage分发消息,这样消息就源源不断地被产生、添加到MessageQueue、被Handler处理,Android应用就运转起来了。

3.检验

new Thread(){  Handler handler = null;  public void run () {    handler = new Handler();  };}.start();

上述代码有问题吗?

Looper对象是ThreadLocal的,即每个线程都用自己的Looper,这个Looper可以为空。但是,当在子线程中创建Handler对象时,如果Looper为空,那么会出现异常。

public Handler(Callback callback, boolean async) {    //代码省略    //获取Looper    mLooper = Looper.myLooper();    if (mLooper == null) {      throw new RuntimeException(        "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");    }    //获取消息队列    mQueue = mLooper.mQueue;  }

当mLooper为空时,抛出异常。这是因为Looper对象没有创建,因此,sThreadLocal.get()会返回null。Handler的基本原理就是要与MessageQueue建立关联,并且将消息投递给MessageQueue,如果没有MessageQueue,则Handler没有存在的必要,而MessageQueue又被封住在Looper中,因此创建Handler时,Looper一定不能为空。解决办法如下:

new Thread(){  Handler handler = null;  public void run () {    //为当前线程创建Looper,并且绑定到ThreadLocal中    Looper.prepare()    handler = new Handler();    //启动消息循环    Looper.loop();  };}.start();

如果只创建Looper不启动消息循环,虽然不抛出异常,但是通过handler来post或者sendMessage()也不会有效。因为虽然消息会被追加到消息队列,但是并没有启动消息循环,也就不会从消息队列中获取消息并且执行了。

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