移步Android Handler机制详解
1 消息的取出主要是通过Looper的loop方法
代码如下Looper.java 122行
/**
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
*/
public static void loop() {
//第1步
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
//第2步
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();
//第3步
for (;;) {
//第四步
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
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
try {
// 第5步
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
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);
}
// 第6步
msg.recycleUnchecked();
}
}
方法已经在Android Handler机制2--Looper中说过了，我就重点说下流程，大体上分为6步
- 第1步 获取Looper对象
- 第2步 获取MessageQueue消息队列对象
- 第3步 while()死循环遍历
- 第4步 通过queue.next()来从MessageQueue的消息队列中获取一个Message msg对象
- 第5步 通过msg.target. dispatchMessage(msg)来处理消息
- 第6步 通过msg.recycleUnchecked()方来回收Message到消息对象池中
1.2 Message next()方法
代码在MessageQueue.java
307行
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
// 如果消息循环已经退出了。则直接在这里return。因为调用disposed()方法后mPtr=0
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
//记录空闲时处理的IdlerHandler的数量
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
// native层用到的变量 ，如果消息尚未到达处理时间，则表示为距离该消息处理事件的总时长，
// 表明Native Looper只需要block到消息需要处理的时间就行了。 所以nextPollTimeoutMillis>0表示还有消息待处理
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
//刷新下Binder命令，一般在阻塞前调用
Binder.flushPendingCommands();
}
// 调用native层进行消息标示，nextPollTimeoutMillis 为0立即返回，为-1则阻塞等待。
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
//加上同步锁
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
// 获取开机到现在的时间
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
// 获取MessageQueue的链表表头的第一个元素
Message msg = mMessages;
// 判断Message是否是障栅，如果是则执行循环，拦截所有同步消息，直到取到第一个异步消息为止
if (msg != null && msg.target == null) {
// 如果能进入这个if，则表面MessageQueue的第一个元素就是障栅(barrier)
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
// 循环遍历出第一个异步消息，这段代码可以看出障栅会拦截所有同步消息
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
//如果msg==null或者msg是异步消息则退出循环，msg==null则意味着已经循环结束
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
// 判断是否有可执行的Message
if (msg != null) {
// 判断该Mesage是否到了被执行的时间。
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
// 当Message还没有到被执行时间的时候，记录下一次要执行的Message的时间点
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Message的被执行时间已到
// Got a message.
// 从队列中取出该Message，并重新构建原来队列的链接
// 刺客说明说有消息，所以不能阻塞
mBlocked = false;
// 如果还有上一个元素
if (prevMsg != null) {
//上一个元素的next(越过自己)直接指向下一个元素
prevMsg.next = msg.next;
} else {
//如果没有上一个元素，则说明是消息队列中的头元素，直接让第二个元素变成头元素
mMessages = msg.next;
}
// 因为要取出msg，所以msg的next不能指向链表的任何元素，所以next要置为null
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
// 标记该Message为正处于使用状态，然后返回Message
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
// 没有任何可执行的Message，重置时间
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
// 关闭消息队列，返回null，通知Looper停止循环
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
// 当第一次循环的时候才会在空闲的时候去执行IdleHandler，从代码可以看出所谓的空闲状态
// 指的就是当队列中没有任何可执行的Message，这里的可执行有两要求，
// 即该Message不会被障栅拦截，且Message.when到达了执行时间点
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
// 这里是消息队列阻塞( 死循环) 的重点，消息队列在阻塞的标示是消息队列中没有任何消息，
// 并且所有的 IdleHandler 都已经执行过一次了
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
// 初始化要被执行的IdleHandler，最少4个
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
// 开始循环执行所有的IdleHandler，并且根据返回值判断是否保留IdleHandler
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
// 重点代码，IdleHandler只会在消息队列阻塞之前执行一次，执行之后改标示设置为0，
// 之后就不会再执行，一直到下一次调用MessageQueue.next() 方法。
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
// 当执行了IdleHandler 的 处理之后，会消耗一段时间，这时候消息队列里的可能有消息已经到达
// 可执行时间，所以重置该变量回去重新检查消息队列。
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
从MessageQueue中获取一个Message的时候，会分为以下几步
- 首先、MessageQueue会先判断队列中是否有障栅的存在，如果有的话，只会返回异步消息，否则就逐个返回。
- 其次、当MessageQueue没有任何消息可以处理的时候，它会进度阻塞状态等待新的消息到来(无线循环)，在阻塞之前它会执行以便 IdleHandler，所谓的阻塞其实就是不断的循环查看是否有新的消息进入队列中。
- 再次、当MessageQueue被关闭的时候，其成员变量mQuitting会被标记为true，然后在Looper视图从队列中取出Message的时候返回null，而Message==null就是告诉Looper消息队列已经关闭，应该停止循环了，这一点可以在Looper.loop()房源中看出。
- 最后、如果大家细心一定会发现，Handler线程里面实际上有两个无线循环体，Looper循环体和MessageQueue循环体，真正阻塞的地方是MessageQueue的next()方法里。
这里有个难点，我简单说下
//**************** 第一部分 ***************
if (msg != null && msg.target == null) {
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
//============分割线==============
//**************** 第二部分 ***************
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
MessageQueue的next方法也是一个循环，主要目的是获取下一个要被处理的Message，其中的几个要点：
- nativePollOnce是阻塞的，中间执行了epoll_wait等待，通过nativeWake主动唤醒或者到达超时时间后唤醒。
- 如果插入了SyncBarrier消息（handler为null的消息），则只会处理“异步”的消息（设置了Asynchronous flag的消息，详看后文）
- 如果当前消息没有到达when设定的时间，则会重新进入nativePollOnce，设置具体的超时时间
- 到达设定时间的Message会被返回，由Looper分发处理。
-
如果进入next()时没有消息要被马上处理，则会执行IdleHandler的处理。
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nativePollOnce
nativePollOnce名字上理解应该是轮询一次的意思，代码如下：
android_os_MessageQueue.cpp在nativePollOnce方法中，调用了Looper的pollOnce方法：
/frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp
static void android_os_MessageQueue_nativePollOnce(JNIEnv* env, jobject obj,
jlong ptr, jint timeoutMillis) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast(ptr);
nativeMessageQueue->pollOnce(env, obj, timeoutMillis);
}
void NativeMessageQueue::pollOnce(JNIEnv* env, jobject pollObj, int timeoutMillis) {
mPollEnv = env;
mPollObj = pollObj;
mLooper->pollOnce(timeoutMillis);
mPollObj = NULL;
mPollEnv = NULL;
if (mExceptionObj) {
env->Throw(mExceptionObj);
env->DeleteLocalRef(mExceptionObj);
mExceptionObj = NULL;
}
}
它调用的pollInner函数中执行了epoll_wait，等待mWakeEventFd和其他注册的fd被唤醒，然后分发Native消息，等到函数返回后，Java层的MessageQueue.next()才继续执行。
/system/core/libutils/Looper.cpp
int Looper::pollOnce(int timeoutMillis, int* outFd, int* outEvents, void** outData) {
...
result = pollInner(timeoutMillis);
}
int Looper::pollInner(int timeoutMillis) {
//调整timeout时间
if (timeoutMillis != 0 && mNextMessageUptime != LLONG_MAX) {
nsecs_t now = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
int messageTimeoutMillis = toMillisecondTimeoutDelay(now, mNextMessageUptime);
if (messageTimeoutMillis >= 0
&& (timeoutMillis < 0 || messageTimeoutMillis < timeoutMillis)) {
timeoutMillis = messageTimeoutMillis;
}
}
...
//epoll_wait,等待唤醒或超时
struct epoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS];
int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);
...
for (int i = 0; i < eventCount; i++) {
int fd = eventItems[i].data.fd;
uint32_t epollEvents = eventItems[i].events;
if (fd == mWakeEventFd) {
if (epollEvents & EPOLLIN) {
//清空mWakeEventFd管道
awoken();
} else {
ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on wake event fd.", epollEvents);
}
} else {
...
}
}
Done: ;
//Native层消息的分发
...
return result;
}
//清空mWakeEventFd管道
void Looper::awoken() {
uint64_t counter;
TEMP_FAILURE_RETRY(read(mWakeEventFd, &counter, sizeof(uint64_t)));
}
那么唤醒这个epoll_wait的地方在哪？
nativeWake
android_os_MessageQueue.cpp的nativeWake函数，调用了Looper.cpp的wake（）函数，向mWakeEventFd管道写入了数据，epoll_wait被唤醒。
Looper.cpp
void Looper::wake() {
uint64_t inc = 1;
//向mWakeEventFd管道写入数据
ssize_t nWrite = TEMP_FAILURE_RETRY(write(mWakeEventFd, &inc, sizeof(uint64_t)));
...
}
那么问题又来了，何时去唤醒这个epoll？ 答案在java层插入新消息时，调用的
MessageQueue.enqueueMessage（）。
2 分发 msg.target.dispatchMessage(msg);方法
代码在Handler.java 93行
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
//当Message存在回调方法，回调msg.callback.run()方法；
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
//当Handler存在Callback成员变量时，回调方法handleMessage()；
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//Handler自身的回调方法handleMessage()
handleMessage(msg);
}
}
这个方法很简单就是二个条件，三种情况
- 情况1：如果msg.callback 不为空，则执行handleCallback(Message)，而handleCallback(Message)的内部最终调用的是message.callback.run();，所以最终是msg.callback.run()。
- 情况2：如果msg.callback 为空，且mCallback不为空，则执行mCallback.handleMessage(msg)。
- 情况3：如果msg.callback 为空，且mCallback也为空，则执行handleMessage()方法
分发消息时三个方法的优先级分别如下：
- Message的回调方法优先级最高，即message.callback.run()；
- Handler的回调方法优先级次之，即Handler.mCallback.handleMessage(msg)；
- Handler的默认方法优先级最低，即Handler.handleMessage(msg)。
参考
Android Handler机制8之消息的取出与消息的其他操作
Handler机制及原理探究