消息机制--Handler、Looper、MessageQueue机制

songmiaomiao

Android中一切皆为消息,包括触摸事件和试图绘制机制,刷新,显示都是消息。

Android源码查询

消息机制总览

Handler机制

发送和处理消息。

Handler的创建

Handler()
Handler(Callback callback)
Handler(Looper looper)
Handler(Looper looper, Callback callback)
Handler(boolean async)
Handler(Callback callback, boolean async)
Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async)

查询Handler构造方法源码可知,线程中使用Handler前要确保Looper不为null,否则报错(为什么子线程中new Handler()会报错?)

发送消息

sendMessage(Message msg)
post(Runnable r)

post(Runnable r)会调用getPostMessage(Runnable r, Object token)

private static Message getPostMessage(Runnable r, Object token) {
    Message m = Message.obtain();
    //这两个参数后面分析会用到
    m.obj = token;
    m.callback = r;
    return m;
}

Handler发送消息最终会调用MesageQueue.enqueueMessage()

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;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    //这里设置了msg.target对象===>Handler
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

Handler的销毁

最终会调用MessageQueue.removeCallbacksAndMessages

public final void removeCallbacksAndMessages(Object token) {
    mQueue.removeCallbacksAndMessages(this, token);
}

Looper机制

从MessageQueue中循环取出消息。

Looper创建

prepare()
prepareMainLooper()//application’s main looper

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    //每个线程只能有一个Looper对象
    if (sThreadLocal.get() != null) {
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    //ThreadLocal通过ThreadLocalMap在指定线程中存取数据(感兴趣的伙伴自行了解一下)
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

//Looper的构造器创建了MessageQueue对象
private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread =

通过上述代码可以得出Handler:MessageQueue:Looper :Thread = N :1:1:1。

Looper的循环

public static void loop() {
    ...
    for (;;) {
        //next()方法是循环取出message,可能会阻塞()
        Message msg = queue.next();
        if (msg == null) {//什么时候msg会为null呢?
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
    ...
        try {
            //msg.target = Handler处理消息
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }
    ...
        //清洗message
        msg.recycleUnchecked();
    }
}

Looper通过loop()不断的从MessageQueue中取出消息,并执行dispatchMessage()。

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {//msg.callback = Runnable。实际上回执行Runnable.run方法
        handleCallback(msg);
    } else {//mCallback = Handler中Callback接口
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
      //msg.callback跟Handler的Callback接口都不处理,就自己处理了涩
        handleMessage(msg);
    }
}

接着看一下msg.recycleUnchecked()

void recycleUnchecked() {
    // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
    // Clear out all other details.
    flags = FLAG_IN_USE;
    what = 0;
    arg1 = 0;
    arg2 = 0;
    obj = null;
    replyTo = null;
    sendingUid = -1;
    when = 0;
    target = null;
    callback = null;
    data = null;
    //Message Pool中Message最大为50
    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
            next = sPool;
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        }
    }
}
//通过obtain(),从MessagePool中取出Message(避免内存占用)
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();
}

Message清洗后会存放到一个消息池中,方便以后取用,避免内存占用。

MessageQueue机制

MessageQueue的创建

Looper中已经提到MessageQueue的创建是在Looper中完成的。

MessageQueue(boolean quitAllowed) {
    mQuitAllowed = quitAllowed;
    mPtr = nativeInit();//保存了c++层的MessageQueue对象
}

我们看一下nativeInit()的具体实现

static jlong android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = new NativeMessageQueue();
    if (!nativeMessageQueue) {
        jniThrowRuntimeException(env, "Unable to allocate native queue");
        return 0;
    }
    nativeMessageQueue->incStrong(env);
    return reinterpret_cast(nativeMessageQueue);
}

nativeInit()最后创建了C++层MessageQueue对象并保存在mPtr中。通过这种方式将Java层对象和C++对象关联在一起。

NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() :
mPollEnv(NULL), mPollObj(NULL), mExceptionObj(NULL) {
    mLooper = Looper::getForThread();
    if (mLooper == NULL) {
        mLooper = new Looper(false);
        Looper::setForThread(mLooper);
    }
}

创建一个C++层的Looper(与Java层没多大关系),并与当前线程绑定起来。

MessageQueue添加消息

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    ...
    synchronized (this) {
        ...
        msg.markInUse();
        msg.when = when;
        //mMessages:消息头
        Message p = mMessages;
        boolean needWake;
        //消息头为null,或者当前等待时间为0或者当前等待时间小于消息头的时间
        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 {//通过for循环添加Message并按照when的顺序进行排序
        ...
            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;
            //msg.next = p 和prev.next = msg相当于一个链表插入操作。(注意插入的位置一定不会是消息头)
        }

        // 唤醒等待线程,mPtr实际上是C++层的MessageQueue对象,nativePollOnce可能会使线程阻塞
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

通过上述方法我们知道,enqueueMessage会对添加其中的Message按照when排序。

MessageQueue获取Message

Message next() {
    ...
    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
            Binder.flushPendingCommands();
        }
        //nextPollTimeOutMillis = -1,一直阻塞;nextPollTimeOutMillis = 0,不会阻塞,立即返回;nextPollTimeOutMillis>0最长阻塞时间,如果期间有程序唤醒立即返回
    nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

        synchronized (this) {
            // Try to retrieve the next message.  Return if found.
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {//处理异步消息(这里引入了一个屏障的概念)
                // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                 //判断条件可以理解为msg.next.when < msg.when
                if (now < msg.when) {
                    // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {//获取消息
                    // Got a message.
                    mBlocked = false;
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    //防止产生脏数据   
                    msg.next = null;
                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                    msg.markInUse();
                    return msg;
                }
            } else {
                // 一直阻塞
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
            //应用退出时Message才会出现null值
            // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
            if (mQuitting) {
                dispose();
                return null;
            }
    ... 

        // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
        // so go back and look again for a pending message without waiting.
        nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
}

消息为Null空时,会一直阻塞当前线程。

void removeCallbacksAndMessages(Handler h, Object object) {
    if (h == null) {
        return;
    }

    synchronized (this) {
        Message p = mMessages;

        // Remove all messages at front.
        while (p != null && p.target == h
                && (object == null || p.obj == object)) {
            Message n = p.next;
            mMessages = n;
            p.recycleUnchecked();
            p = n;
        }

        // Remove all messages after front.
        while (p != null) {
            Message n = p.next;
            if (n != null) {
                if (n.target == h && (object == null || n.obj == object)) {
                    Message nn = n.next;
                    n.recycleUnchecked();
                    p.next = nn;
                    continue;
                }
            }
            //链表的末端
            p = n;
        }
    }
}

recycleUnchecked()方法执行了两次这是为什么呢?
第一个循环是找到链表中的第一个消息;第二个循环遍历删除目标消息。

补充

HandlerThread

HandlerThread可以方便我们在工作线程中使用Handler(包含一个Looper)。

如何使用:
继承HandlerThread
通过new Handler(Looper looper)

Handler内存泄露

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