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深入剖析Android消息机制

    在Android 中,线程内部或者线程之间进行信息交互时经常会使用消息,这些基础的东西如果我们熟悉其内部的原理,将会使我们容易、更好地架构系统,避免一些低级的错误。在学习Android中消息机制之前,我们先了解与消息有关的几个类:

    1.Message

    消息对象,顾名思义就是记录消息信息的类。这个类有几个比较重要的字段:

    a.arg1和arg2:我们可以使用两个字段用来存放我们需要传递的整型值,在Service中,我们可以用来存放Service的ID。

    b.obj:该字段是Object类型,我们可以让该字段传递某个多项到消息的接受者中。

    c.what:这个字段可以说是消息的标志,在消息处理中,我们可以根据这个字段的不同的值进行不同的处理,类似于我们在处理Button事件时,通过switch(v.getId())判断是点击了哪个按钮。

    在使用Message时,我们可以通过new Message()创建一个Message实例,但是Android 更 推荐我们通过Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()获取Message对象。这并不一定是直接创建一个新 的实例,而是先从消息池中看有没有可用的Message实例,存在则直接取出并返回这个实例。反之如果消息池中没有可用的Message实例,则根据给定 的参数new一个新Message对象。通过分析源码可得知,Android系统默认情况下在消息池中实例化10个Message对象。

    2.MessageQueue

    消息队列,用来存放Message对象的数据结构,按照“先进先出”的原则存放消息。存放并非实际意义的保存,而是将Message对象以链表的方 式串联起来的。MessageQueue对象不需要我们自己创建,而是有Looper对象对其进行管理,一个线程最多只可以拥有一个 MessageQueue。我们可以通过Looper.myQueue()获取当前线程中的MessageQueue。

    3.Looper

    MessageQueue的管理者,在一个线程中,如果存在Looper对象,则必定存在MessageQueue对象,并且只存在一个Looper对象和一个MessageQueue对象。在Android 系统中,除了主线程有默认的Looper对象,其它线程默认是没有Looper对象。如果想让我们新创建的线程拥有Looper对象时,我们首先应调用Looper.prepare()方法,然后再调用Looper.loop()方法。典型的用法如下:

    view plaincopy to clipboardprint?

    class LooperThread extends Thread

    {

    public Handler mHandler;

    public void run()

    {

    Looper.prepare();

    //其它需要处理的操作

    Looper.loop();

    }

    }

    倘若我们的线程中存在Looper对象,则我们可以通过Looper.myLooper()获取,此外我们还可以通过 Looper.getMainLooper()获取当前应用系统中主线程的Looper对象。在这个地方有一点需要注意,假如Looper对象位于应用程 序主线程中,则Looper.myLooper()和Looper.getMainLooper()获取的是同一个对象。
    4.Handler

    消息的处理者。通过Handler对象我们可以封装Message对象,然后通过sendMessage(msg)把Message对象添加到 MessageQueue中;当MessageQueue循环到该Message时,就会调用该Message对象对应的handler对象的 handleMessage()方法对其进行处理。由于是在handleMessage()方法中处理消息,因此我们应该编写一个类继承自 Handler,然后在handleMessage()处理我们需要的操作。

    view plaincopy to clipboardprint?

    # public class MessageService extends Service

    #

    # {

    # private static final String TAG = “MessageService”;

    # private static final int KUKA = 0;

    # private Looper looper;

    # private ServiceHandler handler;

    # /**

    # * 由于处理消息是在Handler的handleMessage()方法中,因此我们需要自己编写类

    # * 继承自Handler类,然后在handleMessage()中编写我们所需要的功能代码

    # * @author coolszy

    # *

    # */

    # private final class ServiceHandler extends Handler

    # {

    # public ServiceHandler(Looper looper)

    # {

    # super(looper);

    # }

    #

    # @Override

    # public void handleMessage(Message msg)

    # {

    # // 根据what字段判断是哪个消息

    # switch (msg.what)

    # {

    # case KUKA:

    # //获取msg的obj字段。我们可在此编写我们所需要的功能代码

    # Log.i(TAG, “The obj field of msg:” + msg.obj);

    # break;

    # // other cases

    # default:

    # break;

    # }

    # // 如果我们Service已完成任务,则停止Service

    # stopSelf(msg.arg1);

    # }

    # }

    #

    # @Override

    # public void onCreate()

    # {

    # Log.i(TAG, “MessageService-->onCreate()”);

    # // 默认情况下Service是运行在主线程中,而服务一般又十分耗费时间,如果

    # // 放在主线程中,将会影响程序与用户的交互,因此把Service

    # // 放在一个单独的线程中执行

    # HandlerThread thread = new HandlerThread(“MessageDemoThread”, Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);

    # thread.start();

    # // 获取当前线程中的looper对象

    # looper = thread.getLooper();

    # //创建Handler对象,把looper传递过来使得handler、

    # //looper和messageQueue三者建立联系

    # handler = new ServiceHandler(looper);

    # }

    #

    # @Override

    # public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId)

    # {

    # Log.i(TAG, “MessageService-->onStartCommand()”);

    #

    # //从消息池中获取一个Message实例

    # Message msg = handler.obtainMessage();

    # // arg1保存线程的ID,在handleMessage()方法中

    # // 我们可以通过stopSelf(startId)方法,停止服务

    # msg.arg1 = startId;

    # // msg的标志

    # msg.what = KUKA;

    # // 在这里我创建一个date对象,赋值给obj字段

    # // 在实际中我们可以通过obj传递我们需要处理的对象

    # 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;

    # }

    # }

    注:在测试代码中我们使用了HandlerThread类,该类是Thread的子类,该类运行时将会创建looper对象,使用该类省去了我们自己编写Thread子类并且创建Looper的麻烦。

    下面我们通过查看源码,分析下程序的运行过程:

    1.onCreate()

    首先启动服务时将会调用onCreate()方法,在该方法中我们new了一个HandlerThread对象,提供了线程的名字和优先级。

    紧接着我们调用了start()方法,执行该方法将会调用HandlerThread对象的run()方法:

    view plaincopy to clipboardprint?

    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,系统给线程添加的Looper,同时调用了Looper的loop()方法:

    view plaincopy to clipboardprint?

    1. public static final void loop() {

    2.

    3. Looper me = myLooper();

    4. MessageQueue queue = me.mQueue;

    5. while (true) {

    6. Message msg = queue.next(); // might block

    7. //if (!me.mRun) {

    8. // break;

    9. //}

    10. if (msg != null) {

    11. if (msg.target == null) {

    12. // No target is a magic identifier for the quit message.

    13. return;

    14. }

    15. if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(

    16. “>>>>> Dispatching to ” + msg.target + “ ”

    17. + msg.callback + “: ” + msg.what

    18. );

    19. msg.target.dispatchMessage(msg);

    20. if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(

    21. “<<<<< Finished to ” + msg.target + “ ”

    22. + msg.callback);

    23. msg.recycle();

    24. }

    25. }

    26. }

    通过源码我们可以看到loop()方法是个死循环,将会不停的从MessageQueue对象中获取Message对象,如果MessageQueue 对象中不存在Message对象,则结束本次循环,然后继续循环;如果存在Message对象,则执行 msg.target.dispatchMessage(msg),但是这个msg的.target字段的值是什么呢?我们先暂时停止跟踪源码,返回到 onCreate()方法中。线程执行完start()方法后,我们可以获取线程的Looper对象,然后new一个ServiceHandler对象, 我们把Looper对象传到ServiceHandler构造函数中将使handler、looper和messageQueue三者建立联系。

    2.onStartCommand()

    执行完onStart()方法后,将执行onStartCommand()方法。首先我们从消息池中获取一个Message实例,然后给 Message对象的arg1、what、obj三个字段赋值。紧接着调用sendMessage(msg)方法,我们跟踪源代码,该方法将会调用 sendMessageDelayed(msg, 0)方法,而sendMessageDelayed()方法又会调用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法,在该方法中我们要注意该句代码msg.target = this,msg的target指向了this,而this就是ServiceHandler对象,因此msg的target字段指向了 ServiceHandler对象,同时该方法又调用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法:

    view plaincopy to clipboardprint?

    # 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;

    # }

    该方法主要的任务就是把Message对象的添加到MessageQueue中(数据结构最基础的东西,自己画图理解下)。

    handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息队列中

    3.handleMessage(msg)

    onStartCommand()执行完毕后我们的Service中的方法就执行完毕了,那么handleMessage()是怎么调用的呢?在前 面分析的loop()方法中,我们当时不知道msg的target字段代码什么,通过上面分析现在我们知道它代表ServiceHandler对 象,msg.target.dispatchMessage(msg);则表示执行ServiceHandler对象中的 dispatchMessage()方法:

    view plaincopy to clipboardprint?

    1. public void dispatchMessage(Message msg) {

    2. if (msg.callback != null) {

    3. handleCallback(msg);

    4. } else {

    5. if (mCallback != null) {

    6. if (mCallback.handleMessage(msg)) {

    7. return;

    8. }

    9. }

    10. handleMessage(msg);

    11. }

    12. }

    该方法首先判断callback是否为空,我们跟踪的过程中未见给其赋值,因此callback字段为空,所以最终将会执行handleMessage()方法,也就是我们ServiceHandler类中复写的方法。在该方法将根据what字段的值判断执行哪段代码。

    至此,我们看到,一个Message经由Handler的发送,MessageQueue的入队,Looper的抽取,又再一次地回到Handler的怀抱中。而绕的这一圈,也正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。

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