深入剖析Android消息机制

转载：若水

深入剖析Android消息机制
分类： Android 2011-04-25 08:37 3643人阅读 评论(8) 收藏 举报


在Android中，线程内部或者线程之间进行信息交互时经常会使用消息，这些基础的东西如果我们熟悉其内部的原理，将会使我们容易、更好地架构系统，避免一些低级的错误。在学习Android中消息机制之前，我们先了解与消息有关的几个类：

1.Message
消息对象，顾名思义就是记录消息信息的类。这个类有几个比较重要的字段：
a.arg1和arg2：我们可以使用两个字段用来存放我们需要传递的整型值，在Service中，我们可以用来存放Service的ID。
b.obj：该字段是Object类型，我们可以让该字段传递某个多项到消息的接受者中。
c.what：这个字段可以说是消息的标志，在消息处理中，我们可以根据这个字段的不同的值进行不同的处理，类似于我们在处理Button事件时，通过switch(v.getId())判断是点击了哪个按钮。
在使用Message时，我们可以通过new Message()创建一个Message实例，但是Android更推荐我们通过Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()获取Message对象。这并不一定是直接创建一个新的实例，而是先从消息池中看有没有可用的Message实例，存在则直接取出并返回这个实例。反之如果消息池中没有可用的Message实例，则根据给定的参数new一个新Message对象。通过分析源码可得知，Android系统默认情况下在消息池中实例化10个Message对象。
2.MessageQueue
消息队列，用来存放Message对象的数据结构，按照“先进先出”的原则存放消息。存放并非实际意义的保存，而是将Message对象以链表的方式串联起来的。MessageQueue对象不需要我们自己创建，而是有Looper对象对其进行管理，一个线程最多只可以拥有一个MessageQueue。我们可以通过Looper.myQueue()获取当前线程中的MessageQueue。
3.Looper
MessageQueue的管理者，在一个线程中，如果存在Looper对象，则必定存在MessageQueue对象，并且只存在一个Looper对象和一个MessageQueue对象。在Android系统中，除了主线程有默认的Looper对象，其它线程默认是没有Looper对象。如果想让我们新创建的线程拥有Looper对象时，我们首先应调用Looper.prepare()方法，然后再调用Looper.loop()方法。典型的用法如下：

[java] view plaincopy
class LooperThread extends Thread 
{ 
    public Handler mHandler; 
    public void run() 
    { 
        Looper.prepare(); 
        //其它需要处理的操作 
        Looper.loop(); 
    } 
} 

倘若我们的线程中存在Looper对象，则我们可以通过Looper.myLooper()获取，此外我们还可以通过Looper.getMainLooper()获取当前应用系统中主线程的Looper对象。在这个地方有一点需要注意，假如Looper对象位于应用程序主线程中，则Looper.myLooper()和Looper.getMainLooper()获取的是同一个对象。
4.Handler
消息的处理者。通过Handler对象我们可以封装Message对象，然后通过sendMessage(msg)把Message对象添加到MessageQueue中；当MessageQueue循环到该Message时，就会调用该Message对象对应的handler对象的handleMessage()方法对其进行处理。由于是在handleMessage()方法中处理消息，因此我们应该编写一个类继承自Handler，然后在handleMessage()处理我们需要的操作。

下面我们通过跟踪代码分析在Android中是如何处理消息。首先贴上测试代码：
[java] view plaincopy
/**
* 
* @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; 
    /**
     * 由于处理消息是在Handler的handleMessage()方法中，因此我们需要自己编写类
     * 继承自Handler类，然后在handleMessage()中编写我们所需要的功能代码
     * @author coolszy
     *
     */ 
    private final class ServiceHandler extends Handler 
    { 
        public ServiceHandler(Looper looper) 
        { 
            super(looper); 
        } 
 
        @Override 
        public void handleMessage(Message msg) 
        { 
            // 根据what字段判断是哪个消息 
            switch (msg.what) 
            { 
            case KUKA: 
                //获取msg的obj字段。我们可在此编写我们所需要的功能代码 
                Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj); 
                break; 
            // other cases 
            default: 
                break; 
            } 
            // 如果我们Service已完成任务，则停止Service 
            stopSelf(msg.arg1); 
        } 
    }  
 
    @Override 
    public void onCreate() 
    { 
        Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()"); 
        // 默认情况下Service是运行在主线程中，而服务一般又十分耗费时间，如果 
        // 放在主线程中，将会影响程序与用户的交互，因此把Service 
        // 放在一个单独的线程中执行 
        HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); 
        thread.start(); 
        // 获取当前线程中的looper对象 
        looper = thread.getLooper(); 
        //创建Handler对象，把looper传递过来使得handler、 
        //looper和messageQueue三者建立联系 
        handler = new ServiceHandler(looper); 
    } 
 
    @Override 
    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) 
    { 
        Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()"); 
 
       //从消息池中获取一个Message实例 
        Message msg = handler.obtainMessage(); 
       // arg1保存线程的ID，在handleMessage()方法中 
        // 我们可以通过stopSelf(startId)方法，停止服务 
        msg.arg1 = startId; 
       // msg的标志 
        msg.what = KUKA; 
       // 在这里我创建一个date对象，赋值给obj字段 
        // 在实际中我们可以通过obj传递我们需要处理的对象 
        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; 
    } 
} 

运行结果：


注：在测试代码中我们使用了HandlerThread类，该类是Thread的子类，该类运行时将会创建looper对象，使用该类省去了我们自己编写Thread子类并且创建Looper的麻烦。

下面我们分析下程序的运行过程：
1.onCreate()
首先启动服务时将会调用onCreate()方法，在该方法中我们new了一个HandlerThread对象，提供了线程的名字和优先级。
紧接着我们调用了start()方法，执行该方法将会调用HandlerThread对象的run()方法：
[java] view plaincopy
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，系统给线程添加的Looper，同时调用了Looper的loop()方法：
[java] view plaincopy
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(); 
            } 
        } 
    } 

通过源码我们可以看到loop()方法是个死循环，将会不停的从MessageQueue对象中获取Message对象，如果MessageQueue 对象中不存在Message对象，则结束本次循环，然后继续循环；如果存在Message对象，则执行 msg.target.dispatchMessage(msg)，但是这个msg的.target字段的值是什么呢？我们先暂时停止跟踪源码，返回到onCreate()方法中。线程执行完start()方法后，我们可以获取线程的Looper对象，然后new一个ServiceHandler对象，我们把Looper对象传到ServiceHandler构造函数中将使handler、looper和messageQueue三者建立联系。
2.onStartCommand()
执行完onStart()方法后，将执行onStartCommand()方法。首先我们从消息池中获取一个Message实例，然后给Message对象的arg1、what、obj三个字段赋值。紧接着调用sendMessage(msg)方法，我们跟踪源代码，该方法将会调用sendMessageDelayed(msg, 0)方法，而sendMessageDelayed()方法又会调用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法，在该方法中我们要注意该句代码msg.target = this，msg的target指向了this，而this就是ServiceHandler对象，因此msg的target字段指向了ServiceHandler对象，同时该方法又调用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法：

[java] view plaincopy
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; 
    } 

该方法主要的任务就是把Message对象的添加到MessageQueue中（数据结构最基础的东西，自己画图理解下）。
handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息队列中
3.handleMessage(msg)
onStartCommand()执行完毕后我们的Service中的方法就执行完毕了，那么handleMessage()是怎么调用的呢？在前面分析的loop()方法中，我们当时不知道msg的target字段代码什么，通过上面分析现在我们知道它代表ServiceHandler对象，msg.target.dispatchMessage(msg);则表示执行ServiceHandler对象中的dispatchMessage()方法：
[java] view plaincopy
public void dispatchMessage(Message msg) { 
        if (msg.callback != null) { 
            handleCallback(msg); 
        } else { 
            if (mCallback != null) { 
                if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
                    return; 
                } 
            } 
            handleMessage(msg); 
        } 
    } 

该方法首先判断callback是否为空，我们跟踪的过程中未见给其赋值，因此callback字段为空，所以最终将会执行handleMessage()方法，也就是我们ServiceHandler类中复写的方法。在该方法将根据what字段的值判断执行哪段代码。

至此，我们看到，一个Message经由Handler的发送，MessageQueue的入队，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的怀抱中。而绕的这一圈，也正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。

代码下载地址：http://u.115.com/file/f1e0a5d5db