android Handler機制原理 4個組成部分原始碼解析
在android開發中,經常會在子執行緒中進行一些操作,當操作完畢後會通過handler傳送一些資料給主執行緒,通知主執行緒做相應的操作。
探索其背後的原理:子執行緒 handler 主執行緒 其實構成了執行緒模型中的經典問題 生產者消費者模型。
生產者消費者模型:生產者和消費者在同一時間段內共用同一個儲存空間,生產者往儲存空間中新增資料,消費者從儲存空間中取走資料
好處:
- 保證資料生產消費的順序(通過MessageQueue,先進先出)
- 不管是生產者(子執行緒)還是消費者(主執行緒)都只依賴緩衝區(handler),生產者消費者之間不會相互持有,使他們之間沒有任何耦合
原始碼分析:
- Handler
- Handler機制的相關類
- 建立Looper
- 建立MessageQueue以及Looper與當前執行緒的繫結
- Looper.loop()
- 建立Handler
- 建立Message
- Message和Handler的繫結
- Handler傳送訊息
- Handler處理訊息
Handler機制的相關類
Hanlder:傳送和接收訊息
Looper:用於輪詢訊息佇列,一個執行緒只能有一個Looper
Message:
MessageQueue:
建立Looper
建立Looper的方法是呼叫Looper.prepare() 方法
在ActivityThread中的main方法中為我們prepare了
public static void main(String[] args) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
//其他程式碼省略...
Looper.prepareMainLooper(); //初始化Looper以及MessageQueue
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
// End of event ActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop(); //開始輪循操作
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
Looper.prepareMainLooper();
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);//訊息佇列不可以quit
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
prepare有兩個過載的方法,主要看 prepare(boolean quitAllowed) quitAllowed的作用是在建立MessageQueue時標識訊息佇列是否可以銷燬, 主執行緒不可被銷燬 下面有介紹
public static void prepare() {
prepare(true);//訊息佇列可以quit
}
//quitAllowed 主要
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {//不為空表示當前執行緒已經建立了Looper
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
//每個執行緒只能建立一個Looper
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));//建立Looper並設定給sThreadLocal,這樣get的時候就不會為null了
}
建立MessageQueue以及Looper與當前執行緒的繫結
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);//建立了MessageQueue
mThread = Thread.currentThread(); //當前執行緒的繫結
}
MessageQueue的構造方法
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
//mQuitAllowed決定佇列是否可以銷燬 主執行緒的佇列不可以被銷燬需要傳入false, 在MessageQueue的quit()方法就不貼原始碼了
mQuitAllowed = quitAllowed;
mPtr = nativeInit();
}
Looper.loop()
同時是在main方法中 Looper.prepareMainLooper() 後Looper.loop(); 開始輪詢
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();//裡面呼叫了sThreadLocal.get()獲得剛才建立的Looper物件
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}//如果Looper為空則會丟擲異常
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 (;;) {
//這是一個死迴圈,從訊息佇列不斷的取訊息
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
//由於剛建立MessageQueue就開始輪詢,佇列裡是沒有訊息的,等到Handler sendMessage enqueueMessage後
//佇列裡才有訊息
// 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);//msg.target就是繫結的Handler,詳見後面Message的部分,Handler開始
//後面程式碼省略.....
msg.recycleUnchecked();
}
}
建立Handler
最常見的建立handler
Handler handler=new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
在內部呼叫 this(null, false);
public Handler(Callback callback, boolean async) {
//前面省略
mLooper = Looper.myLooper();//獲取Looper,**注意不是建立Looper**!
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;//建立訊息佇列MessageQueue
mCallback = callback; //初始化了回撥介面
mAsynchronous = async;
}
Looper.myLooper();
//這是Handler中定義的ThreadLocal ThreadLocal主要解多執行緒併發的問題
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
sThreadLocal.get() will return null unless you’ve called prepare(). 這句話告訴我們get可能返回null 除非先呼叫prepare()方法建立Looper。在前面已經介紹了
建立Message
可以直接new Message 但是有更好的方式 Message.obtain。因為可以檢查是否有可以複用的Message,用過複用避免過多的建立、銷燬Message物件達到優化記憶體和效能的目地
public static Message obtain(Handler h) {
Message m = obtain();//呼叫過載的obtain方法
m.target = h;//並繫結的建立Message物件的handler
return m;
}
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {//sPoolSync是一個Object物件,用來同步保證執行緒安全
if (sPool != null) {//sPool是就是handler dispatchMessage 後 通過recycleUnchecked 回收用以複用的Message
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}
Message和Handler的繫結
建立Message的時候可以通過 Message.obtain(Handler h) 這個構造方法繫結。當然可以在 在Handler 中的 enqueueMessage()也綁定了,所有傳送Message的方法都會呼叫此方法入隊,所以在建立Message的時候是可以不繫結的
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
Handler傳送訊息
Handler傳送訊息的過載方法很多,但是主要只有2種。
sendMessage(Message)
sendMessage方法通過一系列過載方法的呼叫,sendMessage呼叫sendMessageDelayed,繼續呼叫sendMessageAtTime,繼續呼叫enqueueMessage,繼續呼叫messageQueue的enqueueMessage方法,將訊息儲存在了訊息佇列中,而最終由Looper取出,交給Handler的dispatchMessage進行處理
我們可以看到在dispatchMessage方法中,message中callback是一個Runnable物件,如果callback不為空,則直接呼叫callback的run方法,否則判斷mCallback是否為空,mCallback在Handler構造方法中初始化,在主執行緒通直接通過無參的構造方法new出來的為null,所以會直接執行後面的handleMessage()方法。
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {//callback在message的構造方法中初始化或者使用handler.post(Runnable)時候才不為空
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {//mCallback是一個Callback物件,通過無參的構造方法創建出來的handler,該屬性為null,此段不執行
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);//最終執行handleMessage方法
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
Handler處理訊息
在handleMessage(Message)方法中,我們可以拿到message物件,根據不同的需求進行處理,整個Handler機制的流程就結束了。