消息机制的五元素
| 类名 | 作用 |
|---|---|
| Message | 传递的消息内容 |
| Handler | 发出消息，处理消息，线程切换 |
| MessageQueue | 消息的单向链表，用于存储消息 |
| Looper | 以无限循环的形式去查找（去MessageQueue中获取）是否有新消息，如果有则进行处理，否则会一直等待 |
| ThreadLocal | 不是线程，用于在每个线程中存储数据，可以认为是每个线程内的数据存贮器 |
如何使线程具有消息机制
想要使线程具有消息机制，必须定义一个Looper，典型代码如下所示：
class Worker extends Thread {
public volatile Handler handler; // actually private, of course
public void run() {
//设置Looper所在的线程，保存当前Looper到ThreadLocal中，初始化消息队列，ThreadLocal保存的当前Looper和所在线程有一个映射关系。
Looper.prepare();
//创建一个Handler，Handler保存了当前线程的Looper，Looper中的消息队列，handler可以不在这里定义。但是保存的Looper，和消息队列肯定是和当前线程相关的。
mHandler = new Handler() {
public boolean handleMessage(Message msg) {
// ...
}
};
//执行loop操作，loop是一个死循环，但是在没有消息的时候会进休眠，释放CPU给其他的线程进行，loop的执行是在当前线程中。
Looper.loop();
}
}
UI线程的消息循环是在main方法中进行的。
public static void main(String[] args) {
//一些配置操作
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
AsyncTask.init();
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
Message 消息
消息机制中传递的数据，或者叫做任务（需要执行的操作）。
消息包含以下几个参数。
- what 类型，表明消息要做什么事情
- 参数（arg1，arg2），执行任务需要的参数
- target执行消息的目标，任务的执行者
- 回调（callback），需要执行的操作，如果没有target
- next，在消息队列中的下一个消息
- 其中target不能为空，callback可以为空。如果target为空则会报出异常。在MessageQueue的enqueueMessage方法中有target为空的异常抛出：
if (msg.target == null) {
throw new AndroidRuntimeException("Message must have a target.");
}
- target和callback的设置
| 参数 | 设置位置 |
|---|---|
| callback | 两个getPostMessage方法 |
| target | enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)方法 |
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//设置消息的target为Handler自身，即执行post和send的Handler
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
- 其他参数的设置
what,arg1,arg2均可不进行设置。
Handler
主要进行消息的发送和处理，线程切换。
- 发送使用post和send方法将消息发送出去，post最终调用send方法，send方法最终调用MessageQueue的enqueueMessage方法，这个时候会唤醒Looper，将消息插入到MessageQueue中。
- 处理消息，通过dispatchMessage方法接收消息，在Looper的loop方法中调用了Message的target的dispatchMessage方法。dispatchMessage方法代码如下:
Looper的loop方法
public static void loop() {
//获取当前的looper
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
//根据looper获取queue
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 (;;) {
//获取下一条消息
//可能会休眠
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);
}
//调用消息的target进行消息处理，target即Handler。Looper所在的线程保证了Handler处理消息的线程，可以认为这里执行了线程切换。
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);
}
//回收消息
msg.recycle();
}
}
/**
* Handler的消息处理方法
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
//如果是通过post方法发送的消息，则msg.callback不为null，则执行post方法的Runnable类型的参数的run方法
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
//如果Handler的mCallback不是null，则执行mCallback的handleMessage方法，有Handler有一个构造函数为 Handler(Callback callback, boolean async)，在这个构造函数中进行了mCallback的设置，通过这个构造函数可以不通过派生Handler的匿名实例来初始化Handler，可以通过Activity实现Callback接口使用次构造函数。
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
//调用mCallback的handleMessage方法
return;
}
}
//调用自身的handleMessage方法来处理消息，如果子类重写该方法则调用子类的实现。
handleMessage(msg);
}
}
- Handler进行线程切换
我们通常情况下使用Handler的场景是，工作线程执行复杂的操作完成后，将结果组织成Message，使用Handler的sendMessage方法将Message传递初期，然后消息进入MessageQueue，Looper无限循环获取Message
,调用Handler的dispatchMessage方法，进行消息处理。典型使用代码为：
public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {
private static final int FINISH = 0;
private TextView stateText;
private Button btn;
//主线程中的Handler，因此Handler的方法也在主线程中执行。 默认的初始化Handler方法
//默认的构造方法设置Handler的Looper为当前线程的Looper
private Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
if (msg.what == FINISH) {
stateText.setText("结束");
}
}
};
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
stateText = (TextView) findViewById(R.id.textView);
btn = (Button) findViewById(R.id.button);
btn.setOnClickListener(this);
}
@Override
public void onClick(View v) {
new WorkThread().start();
}
//工作线程
private class WorkThread extends Thread {
@Override
public void run() {
//......处理比较耗时的操作
//处理完成后给handler发送消息
Message msg = new Message();
msg.what = FINISH;
handler.sendMessage(msg);
}
}
}
为什么Handler可以进行线程的切换，dispatchMessage方法的执行不是在工作线程中？这是由于handler对应的Looper和UI线程匹配，因此其loop操作也是在ui线程上执行的，所以handleMessage也是在ui线程上执行的，这样就可以进行线程的切换。
Looper
消息循环。不停的从消息队列中查看时候有新消息，如果有消息就会立即处理，否则就睡眠，让其他线程执行。
Looper.prepare为当前线程创建一个Looper，loop开启消息循环，不停的检查消息队列。
prepareMainLooper给主线程创建一个Looper。
ThreadLocal
用于在每个线程中存储数据，在这里主要用于保存当前线程的Looper。
为何在UI线程Looper.loop看起来没有阻塞其他操作
消息机制在c语言层使用了epoll和pipe，保证了在没有消息的时候Looper.loop方法UI线程设置成睡眠等待状态，等待有新的消息，Looper.loop方法被设置为睡眠等待状态时，会释放掉CPU，让其他线程执行。当其他线程发送事件时会唤醒UI线程，其他线程的事件包括重绘，触摸事件等；或者通过使用UI线程的Handler发送消息来唤醒UI线程
消息处理流程
- 工作线程执行耗时操作
- 使用handler发送消息，Handler在创建的时候根据不同的参数确定Handler所在的线程，如果没有指定Looper，则在创建时的那个线程内，如果指定了Looper，则在Looper所在的县城。
- handler调用enqueue方法将消息插入MessageQueue中，在C++代码层会通过Looper的C++的代码唤醒Looper。
- Looper通过loop获取消息，会调用MessageQueue的next方法，在next方法中会调用nativePollOnce，如果没有数据则会休眠，将CPU让给其他的操作使用。
- Looper调用Message的target的dispatchMessage方法处理消息，因此Looper在哪个线程里，dispatchMessage就在哪个线程里，handler的dispatchMessage操作也在哪个线程里。
- dispatchMessage进行消息的处理，根据条件使用不同的方法的方法进行处理
6.1 如果消息有callback则执行消息的callback操作，消息的callback是一个Runnable对象，通过Handler的Post方法传递的Runnable对象构建消息。
6.2 如果Handler有mCallback则使用mCallback执行处理，mCallback是在构建Handler时指定的。
6.3 如果以上均不成立，则执行Handler的handleMessage方法
Handler，MessageQueue，Looper，线程关系
- 一个Handler有一个Looper，且只有一个。
- 一个线程有一个Looper，且只有一个。
- 一个Looper可以有多个Handler，保证每个消息的target不同，处理方法不同。
- Looper运行在所在的线程内，导致handler也运行在Looper所在的线程内。
- 一个Looper有一个MessageQueue，Handler操作的MessageQueue时Looper的MessageQueue。