Android 的消息机制(二)消息队列的工作原理

消息队列在Android 中指的是MessageQueue,MessageQueue主要包含两个操作:插入和读取,读取操作本身会伴随着删除操作,插入和读取对应的方法分别为enqueueMessage和next。其中enqueueMessage的作用是往消息队列中插一条消息,而next的作用是从消息队列中取出一条消息并将其从消息队列中移除,尽管MessageQueue叫消息队列,但它的内部实现并不是用的队列,实际上它是通过一个单链表的数据结构来维护消息列表,单链表在插入和删除上比较有优势.

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从equeueMessage的实现来看,它的主要操作其实就是单链表的插入操作
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next方法是一个无限循环的方法,如果消息队列中没有消息,那么next会一直阻塞在这里

Looper的工作原理


Looper在Android的消息机制中扮演着消息循环的角色,具体来说就是它会不停的从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,在构造方法中它会创建一个MessageQueue即消息队列,然后将当前线程的对象保存起来

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Handler的工作需要Looper,没有Looper的线程就会报错,那么如何为一个线程创建Looper呢?通过Looper.prepare()即可为当前线程创建一个Looper,接着通过Looper.loop()来开启消息循环

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Looper除了prepare方法外,还提供了prepareMainLooper方法,这个方法主要是给主线程也就是ActivityThread创建Looper使用的,其本质也是通过prepare方法来实现的,由于主线程的Looper比较特殊,所有Looper提供了getMainLooper方法,提供它可以在任何地方获取到主线程的Looper,Looper也是可以退出的,Looper提供了quit和quitSafely来退出一个Looper,二者的区别是quit会直接退出Looper,而quitSafely只是设定一个退出标记,然后把消息队列中的已有消息处理完毕后才会安全退出。Looper退出后,提供Handler发送的消息会失败,这个时候Hanlde的send方法会返回false,在子线程中,如果手动为其创建了Looper,这个时候Handler的send方法会返回false,在子线程中,如果手动为其创建了Looper,那么在所有的事情完成以后应该调用quit方法来终止消息循环,否则这个子线程就会一直处于等待的状态,而如果退出Looper以后,这个线程就会立刻终止

Looper最重要的一个方法是Loop方法,只有调用了loop后,消息循环系统才会真正的起作用

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Looper的loop方法的工作过程,loop方法是一个死循环,唯一跳出循环的方式是MessageQueue的next方法返回了null,当Looper的quit方法被调用时。Looper就会调用MessageQueue的quit或者quitSafely方法来通知消息队列退出,当消息队列被标记为退出状态时,它的next方法就会返回null,也就是说,Looper必须退出,否则loop方法就会无限循环下去。loop方法会调用MessageQueue的next方法来获取新消息,而next是一个阻塞操作,当没有消息时,next方法会一直阻塞在那里,这也导致loop方法一直阻塞在那里,如果MessageQueue的next方法返回了新消息,Looper就会处理这条消息:msg.target.dispatchMessage(msg),这里的msg.target是发送这条消息的Handler,这样Handler发送的消息最终又交给它的dispatchMessage方法来处理了,但这里不同的是,Handler的dispatchMessage方法是在创建Handler时所使用的Looper中执行的

Handler的工作原理


Handler的工作主要包含消息的发送和接受过程,消息的发送可以通过post的一系列方法以及send的一系列方法来实现,post的一系列方法最终是通过send的一系列方法来实现的

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Handler发送消息的过程仅仅是向消息队列中插入了一条消息,MessageQueue的next方法就会返回这条消息给Looper,Looper收到消息后就开始处理了,最终消息由Looper交由Handler处理,即Handler的dispatchMessage方法会被调用,这时Handler就进入了处理消息的阶段

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Handler处理消息的过程如下:

首先检查Message的callBack是否为null,不为bull就通过handlerCallBack来处理消息,Message的callBack是一个Runnable对象,实际上就是Handler的post方法所传递的Runnable参数

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其次,检查mCallback是否为null,不为null就调用mCallback的handlerMessage方法来处理消息

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通过Callback可以采用如下方式来创建Handler对象:Handler handler=new Handler(callback),那么Callback的意义是什么呢:可以用来创建一个Handler 的实例但并不需要派生Handler的子类,在日常开发中,创建Handler最常见的方式就是派生一个Handler的子类并重写其handlerMessage方法来处理具体的消息,而Callback给我们提供了另外一种使用Handler的方式,当我们不想派生子类时,就可以通过Callback来实现

最后,调用Handler的handleMessage方法来处理消息,Handler处理消息的过程可以归纳为一个流程图

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Handler还有一个特殊的构造方式,就是通过一个特定的Looper来构造Hanlder

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主线程的消息循环


Android 的主线程就是ActivityThread,主线程的入口方法为main ,在main方法中系统会通过Looper.prepareMainLooper()来创建主线程的Looper以及MessageQueue,并通过Looper.loop()来开启主线程的消息循环

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主线程的消息循环开始了以后,ActivityThread还需要一个Handler来和消息队列进行交互,这个Handler就是ActivityThread.H,它内部定义了一组消息类型,主要包含四大组件的启动和停止等过程

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ActivityThread通过ApplicationThread 和AMS进行进程间通信,AMS以进程间通信的方式完成ActivityThread的请求后会回调ApplicationThread中的Binder方法,然后ApplicationThread会向H发送消息,H收到消息后会将ApplicationThread的逻辑切换到ActivityThread中去执行,即切换到主线程中去执行,这个过程就是主线程的消息循环模型

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