由Message,Handler,MessageQueue和Looper引发的思考?

浏览: 132 发布日期: 2017-08-17 分类: android

1.首先看一段App应用程序启动的时候的源码流程分析图(网上看到的):

从上图我们可以看到:当我们点击桌面的应用程序的图标的时候,首先会通过Binder的IPC通信机制,启动ActivityManagerService的startActivity方法,如果发现进程没有启动的话,需要通过zygote(受精卵)孵化出一个新的进程,在新的进程中执行ActivityThread的main方法。

2.我们在获取到Looper.getMainLooper()是通过sMainLooper来获取的,那这个sMainLooper是在哪里赋值的?
答:首先我们看到在Looper中有一个方法prepareMainLooper(),该方法会对sMainLooper进行初始化,那么我们在什么时候会调用该方法呢,为什么我们在主线程中创建handler的时候,不需要手动去调用这个方法,而是直接利用handler的构造方法,不需要对looper进行处理就创建呢?
细看framework的源码,可以看到整个 Framework 框架只有两个地方调用了 prepareMainLooper 方法:

第一处是在 SystemServer.java 中的 ServerThread,这个线程是在 Android 启动过程中的 main() 方法启动的:

public static void main(String[] args) {
    new SystemServer().run();
}

public SystemServer() {
    mFactoryTestMode = FactoryTest.getMode();
}

private void run() {
        Looper.prepareMainLooper();
        Looper.loop();
}

第二处是在 ActivityThread.java 的 main() 方法中:

public static void main(String[] args) {
    ......
    Looper.prepareMainLooper();

    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false);

    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }

    AsyncTask.init();

    Looper.loop();
}

因为systemServer是超级进程,是在系统启动的时候,用来初始化各种系统核心服务,是在不同于APP的进程中的。(从上面的分析来看的话,Android一个应用开启对应一个进程,一个进程对应有一个主线程。)根据下图,我们可以明白是在App点击时候的入口,ActivityThread中对sMainLooper进行赋值的。

3.为什么在子线程创建handler的时候,需要调用Looper.prepare()方法?
答:现在我们来看handler的构造方法,对应无Looper形参的构造方法,都会执行下面的构造方法

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;
}

因为在Looper.prepare()会创建一个looper与当前线程绑定。如果子线程没有调用prepare方法的话,那个mLooper=null,就会出现上面的报错了。为什么主线程不需要调用,从1中我们可以看到,在app进程创建的时候,会调用Looper.prepareMainLooper(),所以主线程就不用再调用一次了。

4.当handler发送一个消息的时候,怎么将消息插到队列中?
答:如果发送的是Runnable,不是一个消息,也会在代码中转成Message类型,然后最终会执行handler的private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)方法,
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {

msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
    msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

}
将消息插入到消息队列当中去。其中的queue是通过looper.mQueue获取的意味着messageQueue和当前的looper是绑定的,所以一个looper应该是对应一个messageQueue。

5.当Message插入到MessageQueue当中,系统是怎么通知到对应的handler来执行handlerMessage方法呢?
答:如果是在主线程创建Looper的话,默认会调用Looper.loop()方法,会不停地从消息队列中取出消息,如果消息队列为空,则不循环,此时释放cpu,不会占用cpu资源,如果有消息的话,那就执行msg.target.dispatchMessage(msg);实际上就是调用handler的dispachMessage方法,会调用handler的handleMessage方法。

6.在主线程中通过Looper.loop()死循环,为什么不会对主线程造成阻塞呢?
答:因为在该方法中,Looper在创建的过程中,会创建对应的MessageQueue对象,在构造函数中,会调用JNI的方法nativeInit(),通过这个方法会在c++层创建NativeMessageQueue,同时NativeMessageQueue会创建一个Looper对象,这个Looper对象是通过pipe(管道)设计而成的,如果有消息则唤起读线程,没有消息则线程阻塞,释放cpu资源。回看java层的Looper类的loop方法,Message msg = queue.next(),进入next方法,会执行nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis),调用JNI层的nativePollOnce方法,会调用NativeMessageQueue的pollOnce(),内部调用了c++层Looper对象的pollOnce(),该方法会调用pollInner(),pollInner()方法就是先通过epoll_wait()进入空闲等待状态,等待消息队列的管道上的消息(IO事件)。如果有消息待处理(即管道上有IO写事件发生,写事件是EPOLLIN类型),则调用awoken()将消息读取出来。所以直到有messageQueue中有消息的时候,才会唤起,如果没有java层没有消息的时候,线程是会释放掉cpu资源的;另外所有的ui操作都通过handler来发消息操作。

结论:
1.我们通过handler发送一个消息,都是通过looper放置对应的messageQueue当中,然后Looper.loop()会不断地从messageQueue中获取消息,有消息的话,就通过msg.target(实际就是handler).handlerMessage();
2.① 每个Thread只对应一个Looper;② 每个Looper只对应一个MessageQueue;③ 每个MessageQueue中有N个Message;④ 每个Message中最多指定一个Handler来处理事件。一个线程可以拥有多个handler,但是一个handler只能绑定一个线程。Looper是属于某一个线程的,一个looper对应一个MessageQueue。判断这个handleMessage()方法在哪个线程上执行,就看这个handler的looper对象是在哪个线程,就在这对应的线程上执行。

如果有什么不对的,还请指正!

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