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安卓开发中Android消息机制详解

2014-08-27 Android 2824 ℃ 0 评论

在Android程序运行中,线程之间或者线程内部进行信息交互时经常会使用到消息,如果我们熟悉这些基础的东西及其内部的原理,将会使我们的Android开发变的容易、可以更好地架构系统。在学习Android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:

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

  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:

  

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;
  }
  }

  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:

  

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:
  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:

 

 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:
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。


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