Android Handler消息处理机制(菜鸟篇)

网上有很多关于Handler,Looper,Message的分析。
但是很多都是大概的讲了一个思路,并且只是挑了几个重点做了比较详细的叙述,只要不是自己本来就了解的很清楚,看完以后一般都有点云里雾里。
比如说提到MessageQueue.next()这个方法,由native方法阻塞获取Message和监听event触发什么的,没看过源码的连MessageQueue.next()在Looper里面调用都不知道,要怎么跟上你的思路 !!!


这篇文章仅仅写一个Message的send到handle过程,不深入到native,不考虑线程同步等等问题。
我觉得首先了解是怎么工作的,将整个流程熟悉了之后,再考虑底层的实现以及一些线程同步,数据储存方式和异常发生的情况。


其实大概的原理就是,Handler发送Message到MessageQueue,Looper从MessageQueue中取出Message执行。


另外这些类的关系,一个线程最多只有一个Looper,一个Looper持有一个MessageQueue,一个Looper可以对应多个Handler。可以下面列出这些类和在这片文章里需要用到的成员。

Class Fields
Message 1.target(Handler)
是一个Handler
标记Message属于哪个Handler
2.when(long)
什么时候发送这个messag
3.next(Message)
可以作为一个List
4.另外就是一些数据了
MessageQueue Message
用Message.next组成List
Looper 1.ThreadLocal
可以说是用来保存
某个线程的Looper
2.MessageQueue
Looper持有的MessageQueue
Handler MessageQueue
通过其所属的Looper
得到MessageQueue

好了,下面是重头戏(有点啰嗦,见谅),我们知道UI线程自动帮你创建Looper

public static void prepareMainLooper() {    
    prepare(false);    
    synchronized (Looper.class) {        
        if (sMainLooper != null) {            
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");        
        }        
    sMainLooper = myLooper();    
    }
}

我们进去看prepare(false),忽略那个boolean值

private static void prepare(boolean quitAllowed) {    
    if (sThreadLocal.get() != null) {        
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");    
    }    
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

首先看sThreadLocal这个东西,就是保存当前线程的Looper用的ThreadLocal

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

然后进去看get方法

public T get() {    
    // Optimized for the fast path.    
    Thread currentThread = Thread.currentThread();    
    Values values = values(currentThread);    
    if (values != null) {        
        Object[] table = values.table;        
        int index = hash & values.mask;        
        if (this.reference == table[index]) {            
            return (T) table[index + 1];        
        }    
    } else {        
        values = initializeValues(currentThread);    
    }    
    return (T) values.getAfterMiss(this);
}

Values values(Thread current) {    
    return current.localValues;
}

可以看到Values是通过Thread拿到的,进到Thread.class可以看到类型为ThreadLocal.Values的值

/** * Normal thread local values. */
ThreadLocal.Values localValues;

我们暂时先不深入下去了解是怎么存储的,只要知道Looper是通过ThreadLocal.Values来取的,当然也是通过这个来存的。
我们回到prepare()方法,程序刚启动,所以可以确定sThreadLocal.get() = null,所以会执行sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)),也就是给UI的线程新建一个Looper。
然后我们继续看Looper的构造器

private Looper(boolean quitAllowed) {    
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);    
    mThread = Thread.currentThread();
}

我们可以看到Looper在new的时候会持有一个MessageQueue,现在Looper,MessageQueue已经准备就绪了。
之后,只要调用Looper.loop()就能让Looper循环去取Message,我们来看Looper.loop()

public static void loop() {    
    final Looper me = myLooper();    
    if (me == null) {        
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");    
    }    
    final MessageQueue queue = me.mQueue;    
    // Make sure the identity of this thread is that of the local process,    
    // and keep track of what that identity token actually is.    Binder.clearCallingIdentity();    
    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();    
    for (;;) {        
        Message msg = queue.next(); 
        // might block        
        if (msg == null) {            
        // No message indicates that the message queue is quitting. 
            return;        
        }        
        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger        
        Printer logging = me.mLogging;        
        if (logging != null) {            
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +msg.callback + ": " + msg.what);        
        }        
        msg.target.dispatchMessage(msg);        
        if (logging != null) {            
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);        
        }        
        // Make sure that during the course of dispatching the        
        // identity of the thread wasn't corrupted.        
        final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();        
        if (ident != newIdent) {            
            Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x" + Long.toHexString(ident) + " to 0x" + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " + msg.target.getClass().getName() + " " + msg.callback + " what=" + msg.what);        
        }        
        msg.recycleUnchecked();    
    }
}

我们先来看开头

final Looper me = myLooper();

中的myLooper()

/** * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns * null if the calling thread is not associated with a Looper. */
public static @Nullable Looper myLooper() {    
    return sThreadLocal.get();
}

我们可以看到当前线程的Looper就是通过sThreadLocal.get(),也就是Thread.currentThread().localValues这个值来拿的,现在我们已经拿到的当前线程的Looper。
然后我们再看这句

final MessageQueue queue = me.mQueue;

我们之前看到Looper的构造器里new了一个MessageQueue,所以我们现在得到了当前线程的Looper所持有的MessageQueue,之后在for里面不断从MessageQueue里面取Message

Message msg = queue.next(); 

其中queue.next()里面有很多native方法,这里先不深入,另外queue.next()这个方法会在没有message的时候阻塞,拿到Message之后,看下面这句

msg.target.dispatchMessage(msg);

之前说到Message里面有一个target是Handler类型,也就是发送这个Message的Handler。
然后进Handler看dispatchMessage方法

public void dispatchMessage(Message msg) {    
    if (msg.callback != null) {        
        handleCallback(msg);    
    } else {        
        if (mCallback != null) {            
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {                
                return;            
            }        
        }        
        handleMessage(msg);    
    }
}

我们可以看到handleMessage()这个方法,这也就是Looper从MessageQueue里拿Message给它自己的Handler处理的过程。
现在整个消息循环系统已经建成了,我们只需要同Handler发Message即可。
我们先新建一个Handler

public Handler() {    
    this(null, false);
}

public Handler(Callback callback, boolean async) {    
    if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {        
        final Class<? extends Handler> klass = getClass();        
        if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) && (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {            
            Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " + klass.getCanonicalName());        
        }    
    }    
    mLooper = Looper.myLooper();    
    if (mLooper == null) {        
        throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");    
    }    
    mQueue = mLooper.mQueue;    
    mCallback = callback;    
    mAsynchronous = async;
}

我们看这两句

mLooper = Looper.myLooper();
mQueue = mLooper.mQueue;

Handler持有了当前线程的Looper的MessageQueue,现在我们发消息handler.sendMessage();

public final boolean sendMessage(Message msg){    
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

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) {    
    MessageQueue queue = mQueue;    
    if (queue == null) {        
        RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");        
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);        
        return false;    
    }    
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {    
    msg.target = this;    
    if (mAsynchronous) {        
        msg.setAsynchronous(true);    
    }    
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

我们可以看到msg.target = this,给message的target设置为当前的handler,这样就可以调用指定handler的dispatchMessage方法了,就像上面写到的msg.target.dispatchMessage(msg)。
然后用在Handler进行new的时候持有的MessageQueue执行enqueueMessage方法,我们看MessageQueue的enqueueMessage方法

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {    
    if (msg.target == null) {        
        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");    
    }    
    if (msg.isInUse()) {        
        throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");    
    }    
    synchronized (this) {        
        if (mQuitting) {            
            IllegalStateException e = new IllegalStateException(                    msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");            Log.w(TAG, e.getMessage(), e);            
            msg.recycle();            
            return false;        
        }        
        msg.markInUse();        
        msg.when = when;        
        Message p = mMessages;        
        boolean needWake;        
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {            
            // New head, wake up the event queue if blocked.
            msg.next = p;            
            mMessages = msg;            
            needWake = mBlocked;        
        } else {            
            // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake            
            // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue            
            // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.            
            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();            
            Message prev;            
            for (;;) {                
                prev = p;                
                p = p.next;                
                if (p == null || when < p.when) {                    
                    break;                
                }                
                if (needWake && p.isAsynchronous()) {  
                    needWake = false;                
                }            
            }            
            msg.next = p; 
            // invariant: p == prev.next            
            prev.next = msg;        
        }        
        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.        
        if (needWake) {            
            nativeWake(mPtr);        
        }    
    }    
    return true;
}

主要看中间这段代码,其实就是把一个Message按照when(执行的时间)插入到一个Message链表,和指针的写法是一样的(这部分看不懂的自觉面壁思过)
最后扯一丢丢native的方法,就是最后nativeWake(mPtr)这个方法,简单点说就是通知有新的Message,然后Looper.loop()里面Message msg = queue.next();这句本来阻塞的方法就能拿到最新的Message。


这篇文章主要就是讲handler.sendMessage()之后到handler.handleMessage()的过程,关于native,线程同步,以及其他情况的考虑,之后会在这篇的基础上另外写一篇更深入的。
总觉得写来写去还是写的不够好,不晓得你们能不能看懂= =
如果有写的不正确的地方,就赶快告诉我啊哈哈哈

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