Android应用程序消息处理机制

Android的消息处理机制主要分为四个部分:

  • 创建消息队列
  • 消息循环
  • 消息发送
  • 消息处理

主要涉及三个类:

  • MessageQueue
  • Looper
  • Handler

Android应用程序每启动一个线程,都为其创建一个消息队列,然后进入到一个无限循环之中。然后不断检查队列中是否有新消息需要处理。如果没有,线程就会进入睡眠状态,反之会对消息进行分发处理。

下面根据上面所说的进行详述。

创建消息队列

整个创建过程涉及到两个类:MessageQueue 和 Looper。它们在C++层有两个对应的类:NativeMessageQueue和Looper。其关系如下图所示:

创建过程如下所示:

  1. Looper的prepare或者prepareMainLooper静态方法被调用,将一个Looper对象保存在ThreadLocal里面。
  2. Looper对象的初始化方法里,首先会新建一个MessageQueue对象。
  3. MessageQueue对象的初始化方法通过JNI初始化C++层的NativeMessageQueue对象。
  4. NativeMessageQueue对象在创建过程中,会初始化一个C++层的Looper对象。
  5. C++层的Looper对象在创建的过程中,会在内部创建一个管道(pipe),并将这个管道的读写fd都保存在mWakeReadPipeFd和mWakeWritePipeFd中。
    然后新建一个epoll实例,并将两个fd注册进去。
  6. 利用epoll的机制,可以做到当管道没有消息时,线程睡眠在读端的fd上,当其他线程往管道写数据时,本线程便会被唤醒以进行消息处理。

消息循环

  1. 首先通过调用Looper的loop方法开始消息监听。loop方法里会调用MessageQueue的next方法。next方法会堵塞线程直到有消息到来为止。
  2. next方法通过调用nativePollOnce方法来监听事件。next方法内部逻辑如下所示(简化):
    a. 进入死循环,以参数timout=0调用nativePollOnce方法。
    b. 如果消息队列中有消息,nativePollOnce方法会将消息保存在mMessage成员中。nativePollOnce方法返回后立刻检查mMessage成员是否为空。
    c. 如果mMessage不为空,那么检查它指定的运行时间。如果比当前时间要前,那么马上返回这个mMessage,否则设置timeout为两者之差,进入下一次循环。
    d. 如果mMessage为空,那么设置timeout为-1,即下次循环nativePollOnce永久堵塞。
  3. nativePollOnce方法内部利用epoll机制在之前建立的管道上等待数据写入。接收到数据后马上读取并返回结果。

消息发送

消息发送过程主要由Handler对象来驱动。

  1. Handler对象在创建时会保存当前线程的looper和MessageQueue,如果传入Callback的话也会保存起来。
  2. 用户调用handler对象的sendMessage方法,传入msg对象。handler通过调用MessageQueue的enqueueMessage方法将消息压入MessageQueue。
  3. enqueueMessage方法会将传入的消息对象根据触发时间(when)插入到message queue中。然后判断是否要唤醒等待中的队列。
    a. 如果插在队列中间。说明该消息不需要马上处理,不需要由这个消息来唤醒队列。
    b. 如果插在队列头部(或者when=0),则表明要马上处理这个消息。如果当前队列正在堵塞,则需要唤醒它进行处理。
  4. 如果需要唤醒队列,则通过nativeWake方法,往前面提到的管道中写入一个”W”字符,令nativePollOnce方法返回。

消息处理

Looper对象的loop方法里面的queue.next方法如果返回了message,那么handler的dispatchMessage会被调用。
a. 如果新建Handler的时候传入了callback实例,那么callback的handleMessage方法会被调用。
b. 如果是通过post方法向handler传入runnable对象的,那么runnable对象的run方法会被调用。
c. 其他情况下,handler方法的handleMessage会被调用。

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