Handler消息机制-FWK层

Posted 2022-08-04 xhBruce

Handler消息机制-FWK层

android12-release

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1. 功能简介概要

1.1 简介概要

frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java
frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java
frameworks/base/core/java/android/os/Message.java

  Activity中UI组件中的信息传递Handler，Android为了线程安全，并不允许我们在UI线程外操作UI；很多时候我们做界面刷新都需要通过Handler来通知UI组件更新！除了用Handler完成界面更新外，还可以使用runOnUiThread()来更新，甚至更高级的事务总线，当然，这里我们只讲解Handler。


  当我们的子线程想修改Activity中的UI组件时，我们可以新建一个Handler对象，通过这个对象向主线程发送信息；而我们发送的信息会先到主线程的MessageQueue进行等待，由Looper按先入先出顺序取出，再根据message对象的what属性分发给对应的Handler进行处理！

• Handler: 作用就是发送与处理信息，如果希望Handler正常工作，在当前线程中要有一个Looper对象
• Message: Handler接收与处理的消息对象
• MessageQueue: 消息队列，先进先出管理Message，在初始化Looper对象时会创建一个与之关联的MessageQueue
• Looper: 每个线程只能够有一个Looper，管理MessageQueue，不断地从中取出Message分发给对应的Handler处理

1.2 使用案例

UI线程就是我们的主线程，系统在创建Activity UI线程的时候会初始化一个Looper对象，同时也会创建一个与其关联的MessageQueue

public class MainActivity extends Activity 
    final Handler myHandler = new Handler()   
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) 
        
    ; 
    
    @Override  
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)   
        super.onCreate(savedInstanceState); 
        setContentView(R.layout.activity_main);
    
 

子线中使用需要先执行Looper.prepare() 初始化一个Looper对象，Looper的构造方法中会创建一个MessageQueue对象，再将Looper对象保存到当前线程TLS（Thread Local Storage）。Looper.prepare()在每个线程只允许执行一次。

class SubThread extends Thread 
    public Handler mHandler;

    public void run() 
        Looper.prepare();

        mHandler = new Handler() 
            public void handleMessage(Message msg) 
                //TODO 定义消息处理逻辑. 
            
        ;

        Looper.loop(); 
    

1.2.1 UI线程初始化Looper

• Looper.prepareMainLooper() 在fork创建创建进程回调ActivityThread.main()，Activity UI线程初始化一个Looper对象
  
• prepare(false)表示当前Looper不允许退出，也就是主线的Looper是不允许退出；prepare()默认调用prepare(true)，表示的是这个Looper允许退出。
  

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

    public static void main(String[] args) 
        // ... ...
        Looper.prepareMainLooper();
        // ... ...
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false, startSeq);

        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");
    

1.3 大致流程

2. 流程分析

2.1 相关类之间大致关系

1. Handler包含Loooper和MessageQueue
2. Looper包含MessageQueue
3. MessageQueue包含Message；这里需要关注mPtr = nativeInit()，连接Native层
4. Message包含Handler，使用Handler.obtainMessage()获取
   

2.2 obtainMessage获取Message

上面1.2 使用案例说过初始化注意事项，这里说一下Message获取
  在使用Handler时，通常是通过Handler.obtainMessage()来获取Message对象的，而其内部调用的是Message.obtain()方法，那么问题来了，为什么不直接new一个Message，而是通过Message的静态方法obtain()来得到的呢？

  使用obtain获取Message对象是因为Message内部维护了一个数据缓存池，回收的Message不会被立马销毁，而是放入了缓存池，在获取Message时会先从缓存池中去获取，缓存池为null才会去创建新的Message。

这里也会把Handler给到Message，如果缓存池为null或直接new Message()，Message中变量target：Handler也会在Handler.sendMessage(msg)是赋值

2.3 消息发送sendMessage、Looper.loop处理目标handler.dispatchMessage

Handler消息发送最终都会调用MessageQueue.enqueueMessage()：handler.sendMessage --> sendMessageDelayed --> sendMessageAtTime --> enqueueMessage --> queue.enqueueMessage

loop()进入循环模式，不断重复下面的操作，直到没有消息时退出循环

1. 读取MessageQueue的下一条Message；
2. 把Message分发给相应的Handler target；
3. msg.recycleUnchecked()把分发后的Message回收到消息池，以便重复利用。

private static boolean loopOnce(final Looper me,
        final long ident, final int thresholdOverride) 
    Message msg = me.mQueue.next(); // might block
    // ... ...
    final Observer observer = sObserver;
    // ... ...
    if (observer != null) 
        token = observer.messageDispatchStarting();
    
    long origWorkSource = ThreadLocalWorkSource.setUid(msg.workSourceUid);
    try 
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        if (observer != null) 
            observer.messageDispatched(token, msg);
        
        dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
     catch (Exception exception) 
        if (observer != null) 
            observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
        
        throw exception;
     finally 
        // ... ...
    
    // ... ...
    msg.recycleUnchecked();

    return true;

2.4 Looper唤醒(MessageQueue连接Native层)

• sendMessage时可以触发nativeWake(mPtr)
• Message msg = me.mQueue.next() loop() 获取MessageQueue队列消息时触发先触发nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)阻塞操作

通过MessageQueue调用native层中执行mLooper->wake()唤醒

frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) 
	 // ... ...
	synchronized (this) 
	    // ... ...
	    // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
	    if (needWake) 
	        nativeWake(mPtr);
	    
	
	return true;

frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java
frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

private static boolean loopOnce(final Looper me,
        final long ident, final int thresholdOverride) 
    Message msg = me.mQueue.next(); // might block
    if (msg == null) 
        // No message indicates that the message queue is quitting.
        return false;
    
    // ... ...

    Message next() 
        // ... ...
        for (;;) 
            // ... ...
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
            // ... ...
        
    

2.4 removeMessages移除Message

• 最终执行Message.recycleUnchecked()；Message没有立马销毁，而是放入了缓存池sPool，缓存池大小MAX_POOL_SIZE = 50，在获取Message时会先从缓存池中去获取。
  

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 = UID_NONE;
    workSourceUid = UID_NONE;
    when = 0;
    target = null;
    callback = null;
    data = null;

    synchronized (sPoolSync) 
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) 
            next = sPool;
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        
    

3. MessageQueue连接Native层 待续~

再次整体查看下大致流程