在Android程序運行中,線程之間或者線程內部進行信息交互時經常會使用到消息,如果我們熟悉這些基礎的東西及其內部的原理,將會使我們的Android開發變的容易、可以更好地架構系統。在學習Android消息機制之前,我們先了解與消息有關的幾個類:
1.Message
消息對象,顧名思義就是記錄消息信息的類。這個類有幾個比較重要的字段:
a.arg1和arg2:我們可以使用兩個字段用來存放我們需要傳遞的整型值,在Service中,我們可以用來存放Service的ID。
b.obj:該字段是Object類型,我們可以讓該字段傳遞某個多項到消息的接受者中。
c.what:這個字段可以說是消息的標志,在消息處理中,我們可以根據這個字段的不同的值進行不同的處理,類似于我們在處理Button事件時,通過switch(v.getId())判斷是點擊了哪個按鈕。
在使用Message時,我們可以通過new Message()創建一個Message實例,但是Android更推薦我們通過Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()獲取Message對象。這并不一定是直接創建一個新的實例,而是先從消息池中看有沒有可用的Message實例,存在則直接取出并返回這個實例。反之如果消息池中沒有可用的Message實例,則根據給定的參數new一個新Message對象。通過分析源碼可得知,Android系統默認情況下在消息池中實例化10個Message對象。
2.MessageQueue
消息隊列,用來存放Message對象的數據結構,按照“先進先出”的原則存放消息。存放并非實際意義的保存,而是將Message對象以鏈表的方式串聯起來的。MessageQueue對象不需要我們自己創建,而是有Looper對象對其進行管理,一個線程最多只可以擁有一個MessageQueue。我們可以通過Looper.myQueue()獲取當前線程中的MessageQueue。
3.Looper
MessageQueue的管理者,在一個線程中,如果存在Looper對象,則必定存在MessageQueue對象,并且只存在一個Looper對象和一個MessageQueue對象。在Android系統中,除了主線程有默認的Looper對象,其它線程默認是沒有Looper對象。如果想讓我們新創建的線程擁有Looper對象時,我們首先應調用Looper.prepare()方法,然后再調用Looper.loop()方法。典型的用法如下:
class LooperThread extends Thread{ public Handler mHandler; public void run() { Looper.prepare(); //其它需要處理的操作 Looper.loop(); }}
4.Handler
消息的處理者。通過Handler對象我們可以封裝Message對象,然后通過sendMessage(msg)把Message對象添加到MessageQueue中;當MessageQueue循環到該Message時,就會調用該Message對象對應的handler對象的handleMessage()方法對其進行處理。由于是在handleMessage()方法中處理消息,因此我們應該編寫一個類繼承自Handler,然后在handleMessage()處理我們需要的操作。
下面我們通過跟蹤代碼分析在Android中是如何處理消息。首先貼上測試代碼:
/*** * @author coolszy* @blog http://blog.csdn.net/coolszy**/public class MessageService extends Service{ private static final String TAG = "MessageService"; private static final int KUKA = 0; private Looper looper; private ServiceHandler handler; /** * 由于處理消息是在Handler的handleMessage()方法中,因此我們需要自己編寫類 * 繼承自Handler類,然后在handleMessage()中編寫我們所需要的功能代碼 * @author coolszy * */ private final class ServiceHandler extends Handler { public ServiceHandler(Looper looper) { super(looper); } @Override public void handleMessage(Message msg) { // 根據what字段判斷是哪個消息 switch (msg.what) { case KUKA: //獲取msg的obj字段。我們可在此編寫我們所需要的功能代碼 Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj); break; // other cases default: break; } // 如果我們Service已完成任務,則停止Service stopSelf(msg.arg1); } } @Override public void onCreate() { Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()"); // 默認情況下Service是運行在主線程中,而服務一般又十分耗費時間,如果 // 放在主線程中,將會影響程序與用戶的交互,因此把Service // 放在一個單獨的線程中執行 HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); thread.start(); // 獲取當前線程中的looper對象 looper = thread.getLooper(); //創建Handler對象,把looper傳遞過來使得handler、 //looper和messageQueue三者建立聯系 handler = new ServiceHandler(looper); } @Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()"); //從消息池中獲取一個Message實例 Message msg = handler.obtainMessage(); // arg1保存線程的ID,在handleMessage()方法中 // 我們可以通過stopSelf(startId)方法,停止服務 msg.arg1 = startId; // msg的標志 msg.what = KUKA; // 在這里我創建一個date對象,賦值給obj字段 // 在實際中我們可以通過obj傳遞我們需要處理的對象 Date date = new Date(); msg.obj = date; // 把msg添加到MessageQueue中 handler.sendMessage(msg); return START_STICKY; } @Override public void onDestroy() { Log.i(TAG, "MessageService-->onDestroy()"); } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { return null; }}
運行結果:
注:在測試代碼中我們使用了HandlerThread類,該類是Thread的子類,該類運行時將會創建looper對象,使用該類省去了我們自己編寫Thread子類并且創建Looper的麻煩。
下面我們分析下程序的運行過程:
1.onCreate()
首先啟動服務時將會調用onCreate()方法,在該方法中我們new了一個HandlerThread對象,提供了線程的名字和優先級。
緊接著我們調用了start()方法,執行該方法將會調用HandlerThread對象的run()方法:
public void run() { mTid = Process.myTid(); Looper.prepare(); synchronized (this) { mLooper = Looper.myLooper(); notifyAll(); } Process.setThreadPriority(mPriority); onLooperPrepared(); Looper.loop(); mTid = -1;}
在run()方法中,系統給線程添加的Looper,同時調用了Looper的loop()方法:
public static final void loop() { Looper me = myLooper(); MessageQueue queue = me.mQueue; while (true) { Message msg = queue.next(); // might block //if (!me.mRun) { // break; //} if (msg != null) { if (msg.target == null) { // No target is a magic identifier for the quit message. return; } if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println("Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what); msg.target.dispatchMessage(msg); if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println("Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); msg.recycle(); } }}
通過源碼我們可以看到loop()方法是個死循環,將會不停的從MessageQueue對象中獲取Message對象,如果MessageQueue 對象中不存在Message對象,則結束本次循環,然后繼續循環;如果存在Message對象,則執行 msg.target.dispatchMessage(msg),但是這個msg的.target字段的值是什么呢?我們先暫時停止跟蹤源碼,返回到onCreate()方法中。線程執行完start()方法后,我們可以獲取線程的Looper對象,然后new一個ServiceHandler對象,我們把Looper對象傳到ServiceHandler構造函數中將使handler、looper和messageQueue三者建立聯系。
2.onStartCommand()
執行完onStart()方法后,將執行onStartCommand()方法。首先我們從消息池中獲取一個Message實例,然后給Message對象的arg1、what、obj三個字段賦值。緊接著調用sendMessage(msg)方法,我們跟蹤源代碼,該方法將會調用sendMessageDelayed(msg, 0)方法,而sendMessageDelayed()方法又會調用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法,在該方法中我們要注意該句代碼msg.target = this,msg的target指向了this,而this就是ServiceHandler對象,因此msg的target字段指向了ServiceHandler對象,同時該方法又調用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法:
final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { if (msg.when != 0) { throw new AndroidRuntimeException(msg + " This message is already in use."); } if (msg.target == null && !mQuitAllowed) { throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit"); } synchronized (this) { if (mQuiting) { RuntimeException e = new RuntimeException( msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread"); Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e); return false; } else if (msg.target == null) { mQuiting = true; } msg.when = when; //Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg); Message p = mMessages; if (p == null || when == 0 || when < p.when) { msg.next = p; mMessages = msg; this.notify(); } else { Message prev = null; while (p != null && p.when <= when) { prev = p; p = p.next; } msg.next = prev.next; prev.next = msg; this.notify(); } } return true;}
該方法主要的任務就是把Message對象的添加到MessageQueue中(數據結構最基礎的東西,自己畫圖理解下)。
handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息隊列中
3.handleMessage(msg)
onStartCommand()執行完畢后我們的Service中的方法就執行完畢了,那么handleMessage()是怎么調用的呢?在前面分析的loop()方法中,我們當時不知道msg的target字段代碼什么,通過上面分析現在我們知道它代表ServiceHandler對象,msg.target.dispatchMessage(msg);則表示執行ServiceHandler對象中的dispatchMessage()方法:
public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } handleMessage(msg); }}
該方法首先判斷callback是否為空,我們跟蹤的過程中未見給其賦值,因此callback字段為空,所以最終將會執行handleMessage()方法,也就是我們ServiceHandler類中復寫的方法。在該方法將根據what字段的值判斷執行哪段代碼。
至此,我們看到,一個Message經由Handler的發送,MessageQueue的入隊,Looper的抽取,又再一次地回到Handler的懷抱中。而繞的這一圈,也正好幫助我們將同步操作變成了異步操作。
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