Android消息机制回顾(Handler、Looper、MessageQueue源码解析)

回顾:

Android消息机制

Android消息机制主要指的是Handler的运行机制以及Handler所附带的MessageQueue和Looper的工作机制。

介绍

通过Handler 消息机制来解决线程之间通信问题,或者用来切换线程。特别是在更新UI界面时,确保了线程间的数据同步和交互。

  • Handler:Handler的主要作用是将一个任务切换到某个指定的线程中执行。在Android开发中,Handler常用于从子线程更新UI界面,因为Android的UI控件不是线程安全的,直接在非UI线程中更新UI可能会导致界面处于不可预期的状态。通过Handler,可以在主线程(即UI线程)中安全地更新UI。

  • MessageQueue:MessageQueue是消息机制的Java层和C++层的连接纽带,它存储了一组待处理的消息,并提供了插入和删除的操作。MessageQueue的内部实现并不是传统的队列,而是采用单链表的形式。

  • Looper:Looper在Android消息机制中扮演着消息循环的角色。它会不断地从MessageQueue中查看是否有新消息,如果有新消息就会立刻处理,否则就一直阻塞在那里。Looper是针对线程的,为线程创建Looper后,该线程就可以通过Handler来处理消息了。

  • ThreadLocal:ThreadLocal是一个可以在多个线程间互不干扰地提供数据的类。在Android中,每个线程都有自己的ThreadLocalMap实例,用于存储该线程的Looper信息。这意味着不同线程访问ThreadLocal时,会获得不同的值副本,从而保证了线程间的独立性。

总的来说,Android的消息机制通过Handler、MessageQueue、Looper和ThreadLocal的协同工作,实现了跨线程的通信和数据的处理,确保了应用程序的响应性和界面的流畅性。

流程

在子线程执行完耗时操作,当Handler发送消息时,将会调用MessageQueue.enqueueMessage,向消息队列中添加消息。当通过Looper.loop开启循环后,会不断地从线程池中读取消息,即调用MessageQueue.next,然后调用目标Handler(即发送该消息的Handler)的dispatchMessage方法传递消息,然后返回到Handler所在线程,目标Handler收到消息,调用handleMessage方法,接收消息,处理消息。

下图来自:https://www.jianshu.com/p/f10cff5b4c25

示例

Looper的使用示例

public class LooperThread extends Thread{
    private Handler mHandler;
    @Override
    public void run() {
        Looper.prepare();
        mHandler = new Handler(){
            @Override
            public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
                //process incoming messages here
            }
        };
        Looper.loop();
    }
}

Looper

用于在指定线程中运行一个消息循环,一旦有新任务则执行,执行完继续等待下一个任务,即变成Looper线程。

创建

Looper的创建需要通过Looper.prepare()。

在构造函数中创建了一个消息队列MessageQueue的实例mQueue,并持有当前线程对象的引用mThread

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

    ...

    /** Initialize the current thread as a looper.
      * This gives you a chance to create handlers that then reference
      * this looper, before actually starting the loop. Be sure to call
      * {@link #loop()} after calling this method, and end it by calling
      * {@link #quit()}.
      */
    public static void prepare() {
        prepare(true);
    }

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

ThreadLocal

ThreadLocal并不是线程,它的作用是可以在每个线程中存储数据。可以在不同的线程中互不干扰地存储并提供数据,通过它可以轻松获得每个线程的Looper。

运行

使用Looper.loop()在当前线程运行消息队列。(在这之前需要调用prepare方法,否则会抛出异常)

for循环中,不断调用MessageQueue对象queue的next方法来获取下一个待处理的消息Message对象message。msg.target.dispatchMessage(msg); msg.target是handler对象。

注:next方法可能会发生阻塞。

Looper.loop方法源码:

    /**
     * Run the message queue in this thread. Be sure to call
     * {@link #quit()} to end the 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.");
        }
        if (me.mInLoop) {
            Slog.w(TAG, "Loop again would have the queued messages be executed"
                    + " before this one completed.");
        }

        me.mInLoop = true;
        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();

        // Allow overriding a threshold with a system prop. e.g.
        // adb shell 'setprop log.looper.1000.main.slow 1 && stop && start'
        final int thresholdOverride =
                SystemProperties.getInt("log.looper."
                        + Process.myUid() + "."
                        + Thread.currentThread().getName()
                        + ".slow", 0);

        boolean slowDeliveryDetected = false;

        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
            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }
            // Make sure the observer won't change while processing a transaction.
            final Observer observer = sObserver;

            final long traceTag = me.mTraceTag;
            long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
            long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs;
            if (thresholdOverride > 0) {
                slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride;
                slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride;
            }
            final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0);
            final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0);

            final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch;
            final boolean needEndTime = logSlowDispatch;

            if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }

            final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            final long dispatchEnd;
            Object token = null;
            if (observer != null) {
                token = observer.messageDispatchStarting();
            }
            long origWorkSource = ThreadLocalWorkSource.setUid(msg.workSourceUid);
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                if (observer != null) {
                    observer.messageDispatched(token, msg);
                }
                dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            } catch (Exception exception) {
                if (observer != null) {
                    observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
                }
                throw exception;
            } finally {
                ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource);
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            if (logSlowDelivery) {
                if (slowDeliveryDetected) {
                    if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) {
                        Slog.w(TAG, "Drained");
                        slowDeliveryDetected = false;
                    }
                } else {
                    if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery",
                            msg)) {
                        // Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
                        slowDeliveryDetected = true;
                    }
                }
            }
            if (logSlowDispatch) {
                showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", 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();
        }
    }

Message

Message

摘自:https://juejin.cn/post/6844903446571663374

这个类定义了一个包含描述和一个任意类型对象的对象,它可以被发送给Handler。

/** 
   *  
   * Defines a message containing a description and arbitrary data object that can be 
   * sent to a {@link Handler}.  This object contains two extra int fields and an 
   * extra object field that allow you to not do allocations in many cases. 
   * 
   * While the constructor of Message is public, the best way to get 
   * one of these is to call {@link #obtain Message.obtain()} or one of the 
   * {@link Handler#obtainMessage Handler.obtainMessage()} methods, which will pull 
   * them from a pool of recycled objects. 
   */

从注释里我们还可以了解到以下几点:

  • 尽管Message有public的默认构造方法,但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象,以节省资源。
  • 如果你的message只需要携带简单的int信息,请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息,这比用Bundle更省内存
  • 用message.what来标识信息,以便用不同方式处理message。
    /**
     * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
     * avoid allocating new objects in many cases.
     */
    public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

MessageQueue

在Looper的构造函数中创建了MessageQueue,在loop过程中,通过死循环不断的获取消息。
可以通过Looper.myQueue()获取。

MessageQueue类注释如下:

/**
 * Low-level class holding the list of messages to be dispatched by a
 * {@link Looper}.  Messages are not added directly to a MessageQueue,
 * but rather through {@link Handler} objects associated with the Looper.
 *
 * <p>You can retrieve the MessageQueue for the current thread with
 * {@link Looper#myQueue() Looper.myQueue()}.
 */

Handler中调用了MessageQueue对象的enqueueMessage函数,将Message对象发送到队列中。

Handler中:

    public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(@NonNull Message msg) {
        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, 0);
    }
    
    private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
            long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

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

MessageQueue中:

    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }

        synchronized (this) {
            if (msg.isInUse()) {
                throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
            }

            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) {//队列头
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                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;
    }

Handler

Handler的实际应用就是UI线程与其他线程之间的切换。

创建

Handler有多个构造函数,主要是设置三个参数Looper对象,Callback对象,布尔类型async。Callback对象主要涉及消息的处理,async表示是否设置同步屏障。

public Handler(@NonNull Looper looper)
public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback)
public Handler(boolean async) 
public Handler(@Nullable Callback callback, boolean async)
public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback, boolean async)

消息传递

通过sendMessage发送一个Message对象,或通过post方法提交一个Runable对象。
而post函数只是将Runable对象封装到Message对象中的callback函数。最终还是调用sendMessagedDelayed函数的历程去处理。
从这里我们定位到了在Looper的loop函数中Message对象的target是Handler对象,看看dispatchMessage函数。

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

从dispatchMessage函数可以看出对消息处理的优先级。

消息Message对象msg自带的Runable对象callback。也就是我们通过post函数投递的Runable对象会最先被处理。
优先级排第二就是我们在创建Handler对象时,设置的全局回调Callback对象mCallback。
优先级最低的,也是最常用的,重载handleMessage函数,该函数默认是空实现。

sendMessage与obtainMessage

public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg); //传入一个Message参数,进行排队发送到handleMessage
public final Message obtainMessage(); //返回值是一个Message,一般搭配sendToTarget使用
有多个重载版本,就是构建传入参数的不同产出不同的Message
public final Message obtainMessage(int what);   //带指定what的Message
public final Message obtainMessage(int what, @Nullable Object obj);//带指定what和obj的Message
public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2);//带指定what arg1 arg2的Message
public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, @Nullable Object obj);带指定what arg1 arg2 obj的Message搭配使用就是 obtainMessage(xx).sendToTarget(); //实现和sendMessage相同的功能

obtainMessage会利用内部的message池,如果池中有可用message,就不重新new分配。参考Message的构造函数

参考资料

Android消息机制的原理及源码解析

Android Handler 消息机制

Android的消息机制Handler

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案例&#xff1a;我们在执行df命令时&#xff0c;查看到磁盘利用率很高&#xff0c;但是到相对应的目录执行du -sh *来找大文件时进行删除时&#xff0c;发现各个目录相加并不大&#xff0c;如下图&#xff1a; 使用df命令查看到根(/)目录使用到33G&#xff0c;而du命令显示只使…

【一竞技DOTA2】北美SR战队官宣SabeRLighT-离队

1、近日北美SR战队官宣了旗下三号位选手SabeRLighT-正式离队&#xff0c;公告内容如下&#xff1a; “今日我们正式宣布&#xff0c;Jonas &#xff08;Saberlight&#xff09;Volek将离开队伍。这个决定由Jonas本人和其他团队成员共同做出。 在过去的几个月里&#xff0c;我们…

mysql中InnoDB的表空间--独立表空间

大家好&#xff0c;上篇文章我们在讲mysql数据目录的时候提到了表空间这个名词&#xff0c;它是一个抽象的概念&#xff0c;对于系统表空间来说&#xff0c;对应着文件系统中一个或多个实际文件&#xff1b;对于每个独立表空间来说&#xff0c;对应着文件系统中一个名为表名.ib…

中医理疗元宇宙 科技赋能中医药产业走向国际市场

基于380亿参数量&#xff0c;对中医药海量文本进行数据训练&#xff0c;实现方剂优化、机制阐释和新适应症的精准发现……日前在天津召开的数智赋能大健康产业新质生产力暨第四届中医药国际发展大会上&#xff0c;由天士力医药集团与华为云共同开发的“数智本草”中医药大模型正…

QT C++ QTableWidget+combobox 槽函数 演示

本文演示了 QTableWidget的初始化以及单元格值改变时响应槽函数&#xff0c;打印单元格。 并且&#xff0c;最后列不一样,是组合框(combobox) &#xff0c;此列的槽函数用lambda函数。 在QT6.2.4 MSVC2019 调试通过。 1.界面效果 2.头文件 #ifndef MAINWINDOW_H #define MA…

关于Nginx热部署的细节分析

文章目录 前言一、环境准备二、热部署步骤总结 前言 Nginx由于其高并发、高性能、可扩展性好、高可靠性、热部署、BSD许可证等优势被广泛使用&#xff0c;本人主要针对热部署的部分展开说明热部署的具体步骤以及步骤背后发生的具体事情。 本次热部署采用的Nginx版本号为&…