Android消息处理机制

在Android系统中,每一个App的主线程即UI线程如果做过多耗时操作会引发ANR(Application Not Responding),我们可以通过Handler+Looper+Message将耗时操作放到子线程处理,处理完成后,如果需要主线程处理结果,则通过handler将处理结果发送到主线程,那么这里的传递机制是怎么样的呢?

在开始正文前先来介绍两个Handler的使用方法,一个是可以正常执行的,一个是不可以正常执行的,至于原因我们会在后面讲解。

 private Handler handler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            // TODO: 15/05/2017 handle the message
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main2);

        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                Message message = handler.obtainMessage();
                message.arg1 = 1;
                handler.sendMessage(message);
            }
        }.start();

常见的Handler机制大概是这样一个流程,当然这个可以正常执行。


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main2);

        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                 Handler handler = new Handler() {
                    @Override
                    public void handleMessage(Message msg) {
                        super.handleMessage(msg);
                        // TODO: 15/05/2017 handle the message
                    }
                };

                Message message = handler.obtainMessage();
                message.arg1 = 1;
                handler.sendMessage(message);
            }
        }.start();
    }

这个不可以正常执行,并且会crash,报错信息如下

E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: Thread-11532
                                                                         Process: com.sundroid.helloworld, PID: 20125
                                                                         java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
                                                                             at android.os.Handler.<init>(Handler.java:200)
                                                                             at android.os.Handler.<init>(Handler.java:114)
                                                                             at com.sundroid.helloworld.Main2Activity$1$1.<init>(Main2Activity.java:19)
                                                                             at com.sundroid.helloworld.Main2Activity$1.run(Main2Activity.java:19)

下面我们结合源代码对该流程进行简单的分析。
android.os.Handler.java

  public Handler() {
        this(null, false);
    }

    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());
            }
        }
       //获取当前的loop,如果为空就抛出异常,这里的报错信息是不是很熟悉?
        mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
       //消息队列 ,其实是一个链表
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

   public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
       //将消息加入消息队列
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

  private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

android.os.MessageQueue.java


    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        if (msg.isInUse()) {
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

        synchronized (this) {
            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) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
                // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
                // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
                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;
    }

android.os.Looper.java

    public static @Nullable Looper myLooper() {
   //获取和当前线程的Looper对象。sThreadLocal保证对象在一个线程中的唯一性
        return sThreadLocal.get();
    }


    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
   //如果sThreadLocal已经存在Looper了,如果再prepare就会报错,也就是说一个线程中只能有一个looper对象。
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
     //创建looper并且保存在sThreadLocal中
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

  public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
       //确保此线程的标识是本地进程的标识,并跟踪该标识实际上是什么。
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
     //死循环
        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);
            }

            final long traceTag = me.mTraceTag;
            if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }
            try {
           //这里的target是发送消息的Handler
                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);
            }

            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

贴了这个多代码,感觉写了好多,哈哈,下面按照惯例贴个图来总结下这个流程。


消息机制.png

简单的总结下就是整个机制就是通过ThreadLocal保证了变量在线程中的唯一性,looper死循环不断从MessageQueue中取Message,如果Message不为空,则通过Message中的Handler对象将消息进行分发到拥有Looper对象的线程中。

我们现在来解决一个问题就是上面发送消息错误的写法。正确的写法是怎么样的呢?

  @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main2);

        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                Looper.prepare();
                Handler handler = new Handler() {
                    @Override
                    public void handleMessage(Message msg) {
                        super.handleMessage(msg);
                        // TODO: 15/05/2017 handle the message
                    }
                };

                Message message = handler.obtainMessage();
                message.arg1 = 1;
                handler.sendMessage(message);
                Looper.loop();

            }
        }.start();
    }

只需在Handler创建之前调用Looper.prepare()之后调用 Looper.loop()就可以了。

那么有的同学就该好奇了,那么第一种写法并没有看到这样调用啊,怎么就正常的运行了,有这个疑问的同学都是好同学,其实这里是有创建的,在哪呢?
答案是ActivityThread。

ActivityThread管理应用进程的主线程的执行(相当于普通Java程序的main入口函数),并根据AMS的要求(通过IApplicationThread接口,AMS为Client、ActivityThread.ApplicationThread为Server)负责调度和执行activities、broadcasts和其它操作。


    public static void main(String[] args) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
        SamplingProfilerIntegration.start();

        // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
        // disable it here, but selectively enable it later (via
        // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
        CloseGuard.setEnabled(false);

        Environment.initForCurrentUser();

        // Set the reporter for event logging in libcore
        EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());

        // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
        final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
        TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);

        Process.setArgV0("<pre-initialized>");

       //是不是很熟悉
        Looper.prepareMainLooper();

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

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

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

对于这块内容笔者会在后面进行介绍,第一次在这儿写博客,如果有些的不当的地方,还请各位看官不吝赐教,阿里嘎多。

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