Android多线程源码学习笔记一：handler、looper、message、messageQueue
最近在學(xué)習(xí)Android多線(xiàn)程相關(guān)知識(shí)的源碼，現(xiàn)在把自己的筆記整理一下，寫(xiě)出來(lái)加深印象。
Android多線(xiàn)程通訊的核心是handler、looper、message、messageQueue，這篇文章就先記錄下這套系統(tǒng)的源碼要點(diǎn)，具體的實(shí)現(xiàn)方法下一篇文章再寫(xiě)。
內(nèi)容為自己看源碼的理解，如有問(wèn)題，歡迎留言探討，共同進(jìn)步。
Thread
用法一：
handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);switch (msg.what) {case 1:mThread.setText(msg.obj.toString());}}};... new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Log.d("coco", "thread:" + Thread.currentThread().getName());Message message = handler.obtainMessage();message.obj = "thread_msg";message.what = 1;handler.sendMessage(message);}}).start();主線(xiàn)程中初始化handler，實(shí)現(xiàn)handleMessage，子線(xiàn)程中sendMessage，實(shí)現(xiàn)通訊。（ps：handler內(nèi)存泄漏后面寫(xiě)）
方法二：
handler.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Message message = Message.obtain(handler);message.obj = "thread_msg1";message.what = 1;handler.sendMessage(message);}});這種方法跟第一種實(shí)現(xiàn)原理是一樣的，直接返回sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0)，通過(guò)getPostMessage從Runnable中獲取message，然后放到messageQueue中。
handler
handler是多線(xiàn)程通訊的控制器，負(fù)責(zé)消息的發(fā)送與處理，handler的初始化代碼如下：
//FIND_POTENTIAL_LEAKS為常量，值為false，即第一個(gè)if語(yǔ)句不會(huì)執(zhí)行。內(nèi)部的代碼邏輯是判斷handler的創(chuàng)建方式，決定是否需要打 //印內(nèi)存泄漏的log，如果是該handler對(duì)象是通過(guò)匿名類(lèi)、成員類(lèi)、內(nèi)部類(lèi)、非靜態(tài)類(lèi)的話(huà)，有可能造成內(nèi)存泄漏，需要打印log 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());}} //首先對(duì)looper進(jìn)行判空，如果為空就拋出異常，所以如果在子線(xiàn)程中初始化handler，一定要先初始化looper，主線(xiàn)程在系統(tǒng)創(chuàng)建時(shí)就初 //始化了looper，所以可以直接創(chuàng)建handler。 mLooper = Looper.myLooper();if (mLooper == null) {throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()+ " that has not called Looper.prepare()");}mQueue = mLooper.mQueue;mCallback = callback;mAsynchronous = async;mQueue是獲取的mLooper的mQueue，所以mQueue也是當(dāng)前線(xiàn)程相關(guān)的，具體原因在looper的源碼分析中會(huì)講。mAsynchronous是判斷是否有異步消息，Android會(huì)優(yōu)先處理異步消息，具體的實(shí)現(xiàn)在messageQueue中會(huì)講到。
public final Message obtainMessage(){return Message.obtain(this);}obtainMessage方法是從message的公共池中取出一個(gè)message，相對(duì)于直接new出來(lái)，效率更高。
public void dispatchMessage(Message msg) {if (msg.callback != null) {handleCallback(msg);} else {if (mCallback != null) {if (mCallback.handleMessage(msg)) {return;}}handleMessage(msg);}}dispatchMessage方法是handler在接收到message后進(jìn)行分發(fā)時(shí)調(diào)用的，msg.callback是一個(gè)Runnable對(duì)象，在message創(chuàng)建時(shí)傳入，或者通過(guò)setCallback方法設(shè)置，默認(rèn)為空；mCallback是Callback對(duì)象，在handler初始化的時(shí)候傳入，默認(rèn)也為空。所以沒(méi)有特定設(shè)置的情況下，會(huì)直接走到handlerMessage中，即我們創(chuàng)建handler時(shí)復(fù)寫(xiě)的回調(diào)方法。
looper
looper的主要成員變量如下：
MessageQueue mQueue跟looper綁定的消息隊(duì)列。
Thread mThreadlooper所在線(xiàn)程對(duì)象。
looper的初始化代碼如下：
private static void prepare(boolean quitAllowed) {if (sThreadLocal.get() != null) {throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");}sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));}sThreadLocal的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為T(mén)hreadLocal，在prepare中首先判斷sThreadLocal是否為空，表明一個(gè)線(xiàn)程只能有一個(gè)looper對(duì)象，符合單例模式的設(shè)計(jì)思想。
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed))該方法是new一個(gè)Looper，并將該Looper與當(dāng)前線(xiàn)程的threadLocalMap關(guān)聯(lián)起來(lái)，所以該looper屬于調(diào)用prepare方法的線(xiàn)程。
接下來(lái)是最重要的loop方法，loop與prepare方法都是靜態(tài)方法，通過(guò)Looper.prepare跟Looper.loop調(diào)用即可，所以在loop開(kāi)始的時(shí)候要先獲取當(dāng)前thread的looper與messageQueue。
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;Binder.clearCallingIdentity();...for (;;) {Message msg = queue.next(); // might blockif (msg == null) {return;}...try {msg.target.dispatchMessage(msg);dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;} finally {if (traceTag != 0) {Trace.traceEnd(traceTag);}}...msg.recycleUnchecked();}}Binder.clearCallingIdentity() 方法是為了清除當(dāng)前線(xiàn)程傳入的IPC標(biāo)識(shí)，如果在其他線(xiàn)程傳入IPC請(qǐng)求，當(dāng)前線(xiàn)程又要調(diào)用當(dāng)前線(xiàn)程的本地接口，先清除傳入的IPC標(biāo)識(shí)，那么調(diào)用本地接口時(shí)就不需要進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證。
然后通過(guò) for(;;) 進(jìn)行無(wú)限循環(huán)，直到queue.next不為空，接著調(diào)用target(即當(dāng)前l(fā)ooper綁定的handler，在handler初始化的時(shí)候綁定)的 dispatchMessage(msg) 方法，之后走到初始化handler時(shí)復(fù)寫(xiě)的 handleMessage 中。
最后通過(guò) recycleUnchecked() 將當(dāng)前的msg放入到消息池中。
threadLocal、threadLocalMap
threadLocal是一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象類(lèi)，由該類(lèi)實(shí)例化的對(duì)象是線(xiàn)程相關(guān)的，即不同線(xiàn)程通過(guò)同一個(gè)threadLocal對(duì)象操作的也是各自的線(xiàn)程的備份數(shù)據(jù)，該功能是由threadLocalMap實(shí)現(xiàn)。
threadLocalMap是一個(gè)自定義hashmap，內(nèi)部持有一個(gè)tables變量，類(lèi)型為Entry[]。Entry為threadLocalMap內(nèi)部類(lèi)，繼承了ThreadLocal的虛引用，以便實(shí)例化的ThreadLocal對(duì)象在不用時(shí)可以回收；內(nèi)部只有一個(gè)成員變量value，這里的結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)ooper。
threadLocalMap是Thread的一個(gè)變量，所以每一個(gè)線(xiàn)程只有一個(gè)threadLocalMap。
threadLocal的操作都是以threadLocalMap來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如get()方法，首先獲取當(dāng)前Thread，然后通過(guò)獲取Thread的threadLocalMap，然后map.getEntry(this)(傳入this是因?yàn)樽远xhashmap的hash算法需要用到threadLocal中的threadLocalHashCode變量)獲取當(dāng)前線(xiàn)程對(duì)應(yīng)的value(looper)，以保證在子線(xiàn)程中處理的looper、message都是主線(xiàn)程的looper、message，避免了不同線(xiàn)程數(shù)據(jù)的同步問(wèn)題。
public T get() {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T)e.value;return result;}}return setInitialValue();}其他的set、setInitialValue等方法也是跟get類(lèi)似，通過(guò)threadLocalMap實(shí)現(xiàn)。
由上面的代碼可以看出，整個(gè)多線(xiàn)程通訊的核心就是threadLocal與threadLocalMap。以普通的子線(xiàn)程發(fā)送消息，主線(xiàn)程接收消息的demo為例：handler在主線(xiàn)程創(chuàng)建，所以在初始化時(shí)綁定的looper是主線(xiàn)程的looper；主線(xiàn)程的looper在初始化的時(shí)候調(diào)用prepare，跳轉(zhuǎn)到構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建messageQueue并綁定，所以messageQueue也是對(duì)應(yīng)的主線(xiàn)程的looper的內(nèi)部隊(duì)列；message無(wú)論是obtain還是new出來(lái)的，在通過(guò)sentMessage發(fā)出后，會(huì)綁定到當(dāng)前handler上。綜上所述，雖然消息的創(chuàng)建與發(fā)送都是在子線(xiàn)程中完成，但由于threadLocal機(jī)制，這一系列的實(shí)例都是在主線(xiàn)程中完成的，所以不會(huì)有不同線(xiàn)程通訊的同步問(wèn)題。
message
message是handler機(jī)制中的信息載體，實(shí)現(xiàn)了Parcelable接口，主要通過(guò)一下變量保存數(shù)據(jù)：
int what整形變量，讓接受者區(qū)分message的標(biāo)識(shí)。
int arg1, arg2整形變量，可存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的int數(shù)據(jù)。
Object obj發(fā)送任意Object對(duì)象給接受者。
target message所關(guān)聯(lián)的handler
message的初始化推薦通過(guò)Handler.obtainMessage()或者M(jìn)essage.obtain(Handler h)，會(huì)返回消息池中的message，避免了message的創(chuàng)建與銷(xiāo)毀，效率更高。
首先看一下message的初始化：
sPool是消息池，實(shí)際結(jié)構(gòu)為Message，通過(guò)next對(duì)象指向下一個(gè)message，然后一串message構(gòu)成消息池。消息池的上限是50，沒(méi)有初始化，所以第一次調(diào)用obtain的時(shí)候，也是通過(guò)new Message創(chuàng)建的對(duì)象，在每次looper.loop()中獲取到消息后，將處理完的message通過(guò)recycleUnchecked方法添加到消息池中，直到達(dá)到上限 50，在達(dá)到上限50前，消息都不銷(xiāo)毀，只會(huì)將成員變量初始化。
無(wú)論是通過(guò)Handler.obtainMessage()還是直接通過(guò)Message.obtain(Handler h)，都會(huì)調(diào)用Message.obtain()，然后將target設(shè)為綁定的handler對(duì)象，該方法會(huì)先判斷sPool是否為空，如果不為空，就將sPool返回，然后將sPool指向下一個(gè)Message。
message queue
消息隊(duì)列，實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為鏈表，模擬的隊(duì)列特性，初始化、銷(xiāo)毀等操作的實(shí)現(xiàn)都在native層。
mQuitAllowed Boolean變量，標(biāo)識(shí)messageQueue是否可以中止。
messageQueue中的 enqueueMessage 方法是消息隊(duì)列的入隊(duì)方法，在handler調(diào)用sendMessage后，會(huì)調(diào)用該方法將msg放入到消息隊(duì)列中。
看完了消息的入隊(duì)，再看一下消息的出隊(duì)，消息的出隊(duì)是通過(guò)next()方法實(shí)現(xiàn)的,里面的東西比較多，只看下主要邏輯。
Message next() {...// 開(kāi)始循環(huán)，判斷需要返回哪一個(gè)messagefor (;;) {...synchronized (this) {// Try to retrieve the next message. Return if found.final long now = SystemClock.uptimeMillis();Message prevMsg = null;Message msg = mMessages;//msg.target為空，說(shuō)明碰到了同步屏障，出循環(huán)后，prevMsg指向同步屏障，msg指向最近的一個(gè)異步消息//同步屏障由postSyncBarrier方法添加，再使用完后需要?jiǎng)h除屏障，否則會(huì)一直循環(huán)查找異步消息，無(wú)法拋出同步消息if (msg != null && msg.target == null) {do {prevMsg = msg;msg = msg.next;} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());}if (msg != null) {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 {mBlocked = false;if (prevMsg != null) {//prevMsg不為空，說(shuō)明prevMsg指向同步屏障，說(shuō)明msg指向異步消息，需要優(yōu)先拋出異步消息prevMsg.next = msg.next;} else {//prevMsg為空，說(shuō)明沒(méi)有異步消息，拋出msg，將mMessages指向下一個(gè)messagemMessages = msg.next;}//清空msg的next節(jié)點(diǎn)，并設(shè)為使用中，然后返回msg.next = null;msg.markInUse();return msg;}} else {// No more messages.nextPollTimeoutMillis = -1;}// Process the quit message now that all pending messages have been handled.if (mQuitting) {dispose();return null;}...}}上述next方法中，返回需要處理的message，優(yōu)先處理異步消息，消息處理按照先進(jìn)先出的順序執(zhí)行。
異步消息的處理時(shí)間更快，需要將消息設(shè)為異步(message.setAsynchronous(true))，并配合postSyncBarrier、removeSyncBarrier實(shí)現(xiàn)。postSyncBarrier是往隊(duì)列中添加同步屏障，removeSyncBarrier是刪除隊(duì)列中的同步屏障，如果只添加沒(méi)有刪除，那么next無(wú)法拋出同步消息。
private int postSyncBarrier(long when) {synchronized (this) {final int token = mNextBarrierToken++;final Message msg = Message.obtain();msg.markInUse();msg.when = when;msg.arg1 = token;Message prev = null;Message p = mMessages;if (when != 0) {while (p != null && p.when <= when) {prev = p;p = p.next;}}if (prev != null) { // invariant: p == prev.nextmsg.next = p;prev.next = msg;} else {msg.next = p;mMessages = msg;}return token;}}根據(jù)源碼可以看到，同步屏障實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)message，只不過(guò)target為null，不同于普通message的尾插法，同步屏障是通過(guò)頭插法實(shí)現(xiàn)的，所以next拋出message的時(shí)候回直接處理異步消息。
同步屏障的刪除源碼比較簡(jiǎn)單，這里就不貼出來(lái)了。只說(shuō)明一下，同步屏蔽刪除后也會(huì)優(yōu)先加入消息緩沖池中，消息池滿(mǎn)了后才銷(xiāo)毀。
messageQueue雖然叫消息隊(duì)列，但實(shí)際的邏輯結(jié)構(gòu)是message組成的鏈表，普通情況下模擬的隊(duì)列的先進(jìn)先出的特性，但遇到異步消息時(shí)，也不會(huì)完全遵守隊(duì)列特性，實(shí)現(xiàn)頭部插入功能。
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/zhangzhonghao/p/10678786.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Android多线程源码学习笔记一：handler、looper、message、messageQueue的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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