Android消息机制,其实也就是Handler机制,主要用于UI线程和子线程之间交互。众所周知,一般情况下,出于安全的考虑,所有与UI控件的操作都要放在主线程即UI线程中,而一些耗时操作应当放在子线程中。当在子线程中完成耗时操作并要对UI控件进行操作时,就要用Handler来控制。另外,Android系统框架内,Activity生命周期的通知等功能也是通过消息机制来实现的。本篇博文主要是想通过Handler源码解析,来加深我自己对Android消息机制的理解。
一、Handler使用
使用例子:
1.我们先来看看,Handler初始化。
Handler初始化的同时,实现了消息处理方法handleMessage()。查看Handler源码
在源码中,Handler定义了一个MessageQueue消息队列mQueue和一个Looper对象mLooper,并都进行了初始化,分别对mQueue和mLooper进行了赋值,其中mLooper是通过Looper.myLooper()赋值,mQueues是Looper中的mQueue。通过了解,知Looper.myLooper()是一个静态方法。让我们进入Looper类看看
从Looper源码的注释中,我们知道Looper是一个专门为线程提供消息循环的类,通过调用prepare()和loop()就可以为线程提供一个消息循环机制。线程本来是没有消息循环机制的,想要消息循环机制就必须自己建立。如:
在Looper源码中,有两个方法prepare()和prepareMainLooper()对Looper进行了初始化,Looper.myLooper()核心代码为sThreadLocal.get(),主要也是从sThreadLocal中取值。两个初始化方法的源码为
从源码中知道prepare()创建的Looper为允许退出循环的,而prepareMainLooper()方法创建的是不应许退出循环的,通过分析,很明显知道prepare()方法创建的是一般线程的Looper,而通过而prepareMainLooper()创建的,就是主线程消息循环的Looper。
现在,虽然我们知道了Handler中对MessageQueue队列和Looper进行了赋值,但是Looper啥时候通过prepareMainLooper()初始化的呢?什么是开始调loop()开始循环的呢?这里我们先停一下,后面我们会说道。
2.我们再看例子中的注释方法,在子线程中handler.sendMessage(message)
我们继续看Handler源码
阅读Handler源码知,发送消息的方法还有许多种,sendMessage()是其中一种,如果还想具体了解还有哪些,可以下载Handler源码看一下,这里就不一一介绍了。从上面三个方法中我们了解到方法sendMessageAtTime()是最后调用的,这个方法主要是,对Message的target赋值为发送主体Handler,并把Message加入消息队列MessageQueue中,等待消息队列循环处理。
Handler发送主体为Message,Message是啥呢?Message主要就是对一些数据做封装处理,其中有int变量what,arg1,arg2,Object变量obj等,具体可以查看Message源码,这里就不详细说了。
二、Looper的创建及循环机制
上面说到,Looper的建立有两种方式prepare()和prepareMainLooper(),其中prepare建立的为一般子线程Looper,可以取消循环;而prepareMainLooper()建立的为主线程的Looper,不可以取消循环。到底而prepareMainLooper建立的是不是主线程循环呢?让我们继续分析
1.主线程Looper建立
主线程即UI线程,说到UI线程,我们知道应用程序一启动,主(UI)线程就开始启动,而线程的建立必须要在进程的基础上。通过对Android应用程序启动的分析,我们知道,应用程序启动,首先会通过Zygote复制自身fork出一个进程,然后再由进程创建一个主线程,主线程的建立和ActivityThread息息相关,通过分析,知ActivityThread的main方法就是应用程序启动的入口。具体可以参考:Android应用程序进程启动过程(前篇)
让我们来看一下ActivityThread类的main方法:
从源码知道,正如我们想的那样prepareMainLooper()建立的Looper就是主线程的Looper。
2.Looper的消息循环
从上面ActivityThread的main方法中,我们发现Looper.loop()消息循环方法。Looper是怎么循环的,这里让我们来看一下Looper.loop()
从loop()源码中我们知道,建立了一个for循环从消息队列中取数据,然后通过msg.target.dispatchMessage(msg)分发消息,从前面我们知道target就是handler,这里我们再看一下Handler的消息分发方法dispatchMessage()
在这里我们就看到,Handler最后会调用handleMessage()方法,只要message中callback为空,就是调用handleMessage(),从而实现消息的处理。
到这里,我们Android Handler消息分发机制解析就分解完了。但这里需要注意一下的是,在loop循环中,如果消息为空就会跳出循环,而我们的主线程Looper循环应该是死循环才对。针对这个问题,我们继续深入源码看一下,前面说prepare()和prepareMainLooper()是两种建立Looper的方式,两者的区别是一个是可取消循环的,一个是不可以取消循环的,这里让我们再来看看一下Looper的源码
通过查看源码发现,是否可以取消消息循环,主要控制是MessageQueue里面,这里我们可以知道,主线程的消息循环控制应该就在 queue.next()方法里,好了,让我们来看MessageQueue的next方法
在next()方法中,有一个原生方法nativePollOnce(),它的作用是干啥的呢?是不是就是控制主线程循环的呢?通过进一步阅读C++源码,我们知道这里是利用Linux系统中epoll_wait方法来进行阻塞,形成一个等待状态,也就是说,当消息队列中消息为空时,nativePollOnce()方法不会返回,会进行阻塞,形成一个等待状态,等有新消息进入消息队列,才会返回,从而获取消息。这里我们也来看一下消息队列的插入方法
在消息队列中加入消息之后,会调用一个原生方法 nativeWake(),这个原生的C++的方法,也就是通知nativePollOnce()返回的方法,通过方法nativeWake和nativePollOnce的一唱一和,从而实现主线程的消息队列的无限循环。
具体C++代码是怎么实现的,这里推荐一篇博文从源码角度分析native层消息机制与java层消息机制的关联。
好了,分析就到这里了。
三、总结
Android消息分发机制,也就是Handler处理消息机制。流程如下:
- 1.应用程序在启动的时候,通过Zygote复制自身fork出应用程序的进程,然后该进程又以ActivityThread创建主线程。
- 2.主线程启动时,在ActivityThread的main方法中初始化了Looper和执行消息队列的循环。
- 3.使用过程中,Handler初始化,获取了主线程的Looper和消息队列MessageQueue,并实现消息处理方法handlerMessage
- 4.Handler通过sendMessage方法将消息插入消息队列
- 5.通过Looper消息队列的循环,从而执行处理方法,实现了UI线程和子线程之间的交互。
注:源码采用android-4.1.1_r1版本,建议下载源码然后自己走一遍流程,这样更能加深理解。