本篇Android消息机制的原理,包括四个方面ThreadLocal、MessageQueue、Looper和Handler,会通过消息机制流程来分析理解。
简介
由于所有UI操作都必须在主线程中完成,所以我们有时候在子线程得到的数据后需要转化到主线程去更改UI,而这就是Android提供消息机制的原因。这里有个细节,为什么UI操作必须要在主线程完成呢?其中最主要的原因是我们的View并不是线程安全的。这又有一个问题了,为什么不给View加锁呢?因为它会让View的访问变得复杂,而且会降低UI的访问效率,锁是会阻塞某些线程的执行,而使用单线程就可以避免这两个问题,然后使用Handler转换线程也不麻烦。
下面就进入正题,其实消息机制最主要的就是Handler、Looper以及MessageQueue,我简单的理了个消息机制的流程图,如下:
下面我们会根据这个流程去解读源码。
消息机制流程分析
Looper.prepare()
看了上边的流程图,发现我们自己在主线程中使用handler好像没有直接操作过Looper呀?其实在界面创建之前系统已经给我们初始化了Looper,源码在ActivityThread中的main方法中,如下:
1 | public static void main(String[] args) { |
其中去掉了些这里不涉及的代码,可以看到其实主线程还是走了这个流程的,其中有一点不一样的地方,是主线程的looper是单独存起来的,来看源码:
1 | public static void prepareMainLooper() { |
第一步prepare主要就做了两个事,在threadLocal中设置Looper,Looper中初始化MessageQueue;这里有个知识点,ThreadLocal是如何让不同线程的Looper都不一样的,如果不看系统的实现方式,我们也能大体想到,使用一个Map去存,key就是线程,value就是Looper,这样我们就能保证不同线程Looper不一样,且同一线程只有一个Looper了,这里就深入一步查看一下ThreadLocal的源码:
1 | public void set(T value) { |
这段代码是刚才ThreadLocal保存Looper所调用的代码,大体含义还是比较简单,就是存入一个Entry数组中,每一项都有自己的key和value,其中索引是用一个hashCode和这个数组的长度进行&运算的来的。这样就会让查询变得便利,其实HashMap就是类似的储存方式。
然后再看看ThreadLocal的get方法:
1 | public T get() { |
这样看来,其实ThreadLocal的功能就是类似HashMap一样,存取都是通过key,数据结构使用数组,所以是通过key的hashCode与数组长度的到。
这样对ThreadLocal应该就有了一定的了解了。
下一步。
创建Handler
创建Handler的方式有很多,但是最终不外乎两种,传入Looper和不传入Looper。
不传Looper,其looper会直接从当前线程获取:
1 | public Handler(Callback callback, boolean async) { |
传入Looper:
1 | public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) { |
其作用在于在handler中的得到Looper对象以及其MessageQueue,然后另外还有回调等数据。便于用户直接操作这一个类就可以了。
Looper.loop()
直接上代码看看该方法做了哪些操作
1 | public static void loop() { |
去掉了一些其他代码,可以看到loop这个方法是有一个死循环,只有在MeesageQueue的next返回null时,才会结束Looper的循环;而MessageQueue的next方法也是一个死循环,只有当mQuitting为true时返回null,其他时候都在循环中,当有要处理的消息时,就返回该Message,然后交给相应的Handler去处理,里边会判断callback是否为空,来判断是post的消息还是send的消息,然后再分别处理,而send的消息需要我们自己重写handleMessage方法去实现消息处理,而具体发送消息会在下文说到。
这里边涉及到的MessageQueue的数据结构其实是使用链式存储,具体的方式下文再分解,这里先知道大体流程。
Handler发送消息
Handler发送消息有两种方式:
- sendMessage(Message)
- post(Runnable)
其实他们两个方法最后都是转化成Mesasge去实现,来直接看源码。
1 | public final boolean sendMessage(Message msg) { |
下面是post的源码,也就在第一步在构造Message对象,然后后边就一样了。
1 | public final boolean post(Runnable r) { |
这里的post和send消息都还有其他的一些方法,比如延时发送,比如发送一个空消息,等等但是归根结底都是调用了enqueueMessage方法,来加入到MessageQueue中。
然后Looper的loop方法在需要处理的时候就能得到该消息,并处理。而这其中最主要的是,需要理解怎么加入到MessageQueue的。
所以我们需要先理解其存储结构,可以看到,Message.next属性,也是Message类型的,所以可以猜到应该是使用了链式存储,所以它并不是一个队列。
再来看一下enqueueMessage方法,这里跟一下代码:
当是第一条Message传入时,可以知道mMessages为空,所以进入if,然后让传入的msg.next = p, mMessages = msg,即当前消息的后一条时空,mMessages为第一条消息;
假设第一条的when是5,这时候第二条消息进入,when是10;所以会进入else,然后再进入循环遍历后加入到链表的最后;
这时候第三条消息进入,when是8;这时候还是会第三条消息的when比第一条消息的when大,所以还是会进入else,循环之后,发现不用加到最后,因为第三条的when小于第二条的when,就break了,这时候就插入到了第二条。
这时候链表的顺序就为:消息1->消息3->消息2。
最后再提供一个WeakHandler的源码,它能避免内存泄漏,原理是采用了弱引用。
1 | import android.os.Handler; |
至此,整个消息的流程就基本分析完了。