Android Handler消息机制底层实现

Handler与Looper、MessageQueue共同实现了线程间消息传递。MessageQueue的底层实现是利用管道和epoll机制来实现的。

概括:当我们查看Looper.loop()方法时,会发现其中有一个无线循环。那么这其中的原因又是啥呢。当调用Looper.prepare()方法时,底层会创建一个管道,另外还会创建一个epoll实例去监听管道的读文件描述符。

当执行loop方法时,会调用epoll_wait去监听epoll实例中所监听的文件描述符有没有对应的事件,如果没有的话,该方法就会堵塞,所有for循环就没有无限执行下去。当有其他线程向handler发送数据时,就会向管道写数据,那么epoll_wait方法堵塞就会唤醒。

然后我们把管道中的数据都读出来。下一次进行for循坏的时候又会调用epoll_wait方法,如果消息队列没有消息时,就又会堵塞了。

一:什么是管道

管道是一种把两个进程之间的标准输入和标准输出连接起来的机制,从而提供一种让多个进程间通信的方法。通俗一点说就是一个进程向管道写入数据,另外一个进程可以从管道中读取该数据。(ps:不只进程,线程当然也是可以的)

当进程创建管道时,每次都需要提供两个文件描述符来操作管道。其中一个对管道进行写操作,另一个对管道进行读操作。

  1. 使用pipe函数创建一个管道
int pipefd[2];
pipe(pipefd);

当创建管道成功后,pipefd数组将会被赋值,其中pipefd[0]为管道的读端文件描述符,pipedf[1]为管道的写端文件描述符。

  1. 使用pipe函数创建是匿名管道,管道是没有名字的,可以使用那俩个文件描述符对管道进行读写操作。

  2. 写管道操作默认是堵塞的,也就是把数据全部写入缓存后write函数才返回,如果缓存满了就一直堵塞,直到缓存里的数据被读出,数据被全部写入。

二. epoll机制

epoll机制:可以同时监听多个文件描述符的IO读写事件而设计的。

1. 创建一个epoll实例
int epfd = epoll_create(intsize);  

参数 initsize 为epoll实例需要监听的IO读写事件的数目大小。epfd 为epoll实例的文件描述符。

2. 使用epoll来监听某个文件描述符上的事件
int epoll_ctl(int epfd, intop, int fd, struct epoll_event* event); 

第一个参数是 epoll_create() 的返回值,
第二个参数 op 表示动作,用三个宏来表示:
EPOLL_CTL_ADD: 注册新的fd到epfd中;
EPOLL_CTL_MOD: 修改已经注册的fd的监听事件;
EPOLL_CTL_DEL: 从epfd中删除一个fd;
第三个参数是需要监听的fd,
第四个参数是告诉内核需要监听什么事件

举例:利用epoll来监听管道的读文件描述符
int pipefd[2];
pipe(pipefd);  //创建管道

int epfd = epoll_create(intsize); //创建epoll 
struct epoll_event eventItem;
memset(& eventItem,0,sizeof(epoll_event)); // 给eventItem分配内存
eventItem.events = EPOLLIN; //EPOLLIN  表示对应的文件描述符上有可读数据
eventItem.data.fd = pipefd[0];
result = epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,pipefd[0],&eventItem);

分析: EventItem是我们定义的事件,事件的类型为EPOLLIN。表示事件为对应的文件描述符上有可读数据,eventItem.data.fd 指定了特定文件描述符。调用epoll_ctl 去监听管道读文件描述符上是否有流到达

3. 使用epoll_wait 来监听注册在epoll实例中的文件描述符的IO读写事件

epoll实例可以注册多个文件描述符,epoll_wait监听epoll实例,这正是多路复用机制,一个epoll监听了多个IO事件。

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
  • 参数events用来从内核得到事件的集合
  • maxevents告之内核这个events有多大(数组成员的个数),这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size
  • 参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1永久等待)
struct epoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS];
int eventCount = epoll_wait(mEpollFd,eventItems,EPOLL_MAX_EVENTS,timeoutMillis)

我们接着利用前面epoll_ctl 注册管道的读文件描述符。这里我们对epoll实例进行监听等待。当管道的读文件描述符没有数据时,这里会被阻塞。当有其他线程或者进程向管道写文件描述符写入数据时,这时epoll_wait会将数据放入eventItems数组中,通过遍历,我们可以拿到对应的事件。

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