Android中的消息机制

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今天探讨Android中的消息机制,主要包括消息的发送、接收以及与线程之间的关系。完成这一过程主要需要以下三个类的协作:Looper,Handler,MessageQueue。先给出一个总体图:

Looper

每一个looper都会和一个线程绑定。要创建一个新的looper并将它同当前的线程绑定起来,你必须要调用Looper.prepare()方法。这些looper都被存储在Looper类里面的静态ThreadLocal变量里面。你可以通过调用Looper.myLooper()方法来获取与当前线程相关联的Looper。

class Looper{
//...
//这个线程的TLS中,就不用放在堆上而进行同步操作了。  
private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
//消息队列
final MessageQueue mQueue;
//和本looper相关的那个线程,初始化为null 
Thread mThread; 

//为线程设置Looper
public static final void prepare() {  
    if (sThreadLocal.get() != null) {  
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");  
    }  
    sThreadLocal.set(new Looper());  
}  

//...

//消息循环
public static final void loop() {  
    Looper me = myLooper();//从该线程中取出对应的looper对象  
    MessageQueue queue = me.mQueue;
    while (true) {  
        // might block取消息队列中的一个待处理消息..  
        Message msg = queue.next(); 
        //if (!me.mRun) {//是否需要退出?mRun是个volatile变量,跨线程同步的,应该是有地方设置它。  
        //    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();  
        }  
    }  
}  

//返回和线程相关的looper  
public static final Looper myLooper() {  
    return (Looper)sThreadLocal.get();  
}  

}

Handler

Handler配合Looper完成消息的发送及分发处理。即:

1、从任意线程发送消息给Looper的消息队列; 2、处理相关联的Looper发过来的消息。

一个Looper可以关联多个Handler。looper会把message发送到message.target(它就是一个handler,通过msg.target = this; 设置)。例如,在Activity中新建的Handler成员变量,都是关联到主线程的Looper中的。

Handler的无参构造函数会获取与当前线程相关联的looper。你要确认当前线程是否是你的Handler想要关联的线程。

Handler handler = new Handler();

这样做会更明确地关联到UI线程:

Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());

看看Handler的主要源码:

class Handler{

//无参构造函数
public Handler() {  
//...
//获取本线程的looper对象  
//如果本线程还没有设置looper,会抛异常  
    mLooper = Looper.myLooper();  
    if (mLooper == null) {  
    throw new RuntimeException(  
    "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");  
    }  
    //直接把looper的queue和自己的queue设置 同一个,这样的话,通过handler的封装机制加消息的话,就相当于直接加到了looper的消息队列中去了  
    mQueue = mLooper.mQueue;  
    mCallback = null;  
    }

//还有好几种构造函数,一个是带callback的,一个是带looper的  
//由外部设置looper  
public Handler(Looper looper) {  
    mLooper = looper;  
    mQueue = looper.mQueue;  
    mCallback = null;  
}  
// 带callback的,一个handler可以设置一个callback。如果有callback的话,  
//凡是发到通过这个handler发送的消息,都有callback处理,相当于一个总的集中处理  
//待会看dispatchMessage的时候再分析  
public Handler(Looper looper, Callback callback) {  
    mLooper = looper;  
    mQueue = looper.mQueue;  
    mCallback = callback;  
}    
//通过handler发送消息  
//调用了内部的一个sendMessageDelayed  
public final boolean sendMessage(Message msg)  
{  
    return sendMessageDelayed(msg, 0);  
}  
//FT,又封装了一层,这回是调用sendMessageAtTime了  
//因为延时时间是基于当前调用时间的,所以需要获得绝对时间传递给sendMessageAtTime  
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)  
{  
    boolean sent = false;  
    MessageQueue queue = mQueue;  
    if (queue != null) {  
//把消息的target设置为自己,然后加入到消息队列中  
//对于队列这种数据结构来说,操作比较简单了  
        msg.target = this;  
        sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);  
    }  
    else {  
        RuntimeException e = new RuntimeException(  
            this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");  
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);  
    }  
    return sent;  
}  
//还记得looper中的那个消息循环处理吗  
//从消息队列中得到一个消息后,会调用它的target的dispatchMesage函数  
//message的target已经设置为handler了,所以  
//最后会转到handler的msg处理上来  
//这里有个处理流程的问题  

public void dispatchMessage(Message msg) {  
//如果msg本身设置了callback,则直接交给这个callback处理了  
    if (msg.callback != null) {  
        handleCallback(msg);  
    } else {  
//如果该handler的callback有的话,则交给这个callback处理了---相当于集中处理  
      if (mCallback != null) {  
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                return;  
            }  
       }  
//否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干  
        handleMessage(msg);  
    }  
}  

}

要建立Handler,首先要有Looper,才能建立消息系统。

UI更新

Android中的耗时操作通常需要放在线程中完成,等到操作完成后需要更新UI,但是考虑到线程安全性的问题,不允许在子线程中直接更新UI。

Android的消息机制就很好地解决了这个问题:一个Message经由Handler的发送,MessageQueue的入队,Looper的抽取分发,又再一次地回到Handler的处理。绕过的这一圈,正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。

我们知道,要正常地更新UI,主要有以下4种方式可以从其它线程访问UI线程:

1、Activity.runOnUiThread(Runnable) 2、View.post(Runnable) 3、View.postDelayed(Runnable, long) 4、Handler

重点说一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里,View获得当前线程(即UI线程)的Handler,然后将action对象post到Handler里。在Handler里,它将传递过来的action对象包装成一个Message(Message的callback为action),然后将其投入UI线程的消息循环中。在Handler再次处理该Message时,有一条分支(dispatchMessage中)就是为它所设,直接调用runnable的run方法。而此时,已经路由到UI线程里,因此,我们可以毫无顾虑的来更新UI。

view.post处理消息的分支(第一个if分支):

public void dispatchMessage(Message msg) {  
//如果msg本身设置了callback,则直接交给这个callback处理了  
        if (msg.callback != null) {  
            handleCallback(msg);  
        } else {  
//如果该handler的callback有的话,则交给这个callback处理了---相当于集中处理  
          if (mCallback != null) {  
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                    return;  
                }  
           }  
//否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干  
            handleMessage(msg);  
        }  
    }  

主线程

Android的app启动时,会创建一个ActivityThread线程,以下代码把ActivityThread设置成了主线程。它也是app的入口。

public class ActivityThread {
public static void main(String... args) {

    Looper.prepare();

//设置当前线程为主线程
// 你可以在任意时刻调用Looper.getMainLooper()方法来获取主线程的looper
    Looper.setMainLooper(Looper.myLooper());

// 发送第一波消息给主线程的 looper.
// { ... }

    Looper.loop();
}
}

所以,在Activity中新建的Handler成员变量,或者在新建Handler时传递给构造函数的参数是Looper.getMainLooper()的Handler,都是在主线程的消息循环队列中的。

顺便说一下,在主线程中除了准备消息循环队列并启动循环之外,还会创建Application对象,然后调用Application.onCreate()方法。

参考:

1、 http://greenrobot.me/devpost/android-psvm/

2、http://blog.csdn.net/innost/article/details/6055793

3、http://www.cnblogs.com/xirihanlin/archive/2011/04/11/2012746.html

4、http://blog.csdn.net/maxleng/article/details/5552976

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