要點提煉|開發藝術之訊息機制

釐米姑娘發表於2017-12-25

Android的訊息機制指的是Handler的執行機制，本篇將總結Handler機制的相關知識點：

  • 訊息機制概述
  • 訊息機制分析

1.訊息機制概述

a.作用：跨執行緒通訊。

b.常用場景：當子執行緒中進行耗時操作後需要更新UI時，通過Handler將有關UI的操作切換到主執行緒中執行。

系統不建議在子執行緒訪問UI的原因：UI控制元件非執行緒安全，在多執行緒中併發訪問可能會導致UI控制元件處於不可預期的狀態。而不對UI控制元件的訪問加上鎖機制的原因有：

  • 上鎖會讓UI控制元件變得複雜和低效
  • 上鎖後會阻塞某些程式的執行

c.四要素：

  • Message（訊息）：需要被傳遞的訊息，其中包含了訊息ID，訊息處理物件以及處理的資料等，由MessageQueue統一列隊，最終由Handler處理。
  • MessageQueue（訊息佇列）：用來存放Handler傳送過來的訊息，內部通過單連結串列的資料結構來維護訊息列表，等待Looper的抽取。
  • Handler（處理者）：負責Message的傳送及處理。
    • Handler.sendMessage()：向訊息池傳送各種訊息事件。
    • Handler.handleMessage()：處理相應的訊息事件。
  • Looper（訊息泵）：通過Looper.loop() 不斷地從MessageQueue中抽取Message，按分發機制將訊息分發給目標處理者。

Thread（執行緒）：負責排程整個訊息迴圈，即訊息迴圈的執行場所。

存在關係：

  • 一個Thread只能有一個Looper，可以有多個Handler；
  • Looper有一個MessageQueue，可以處理來自多個Handler的Message；
  • MessageQueue有一組待處理的Message，這些Message可來自不同的Handler；
  • Message中記錄了負責傳送和處理訊息的Handler；
  • Handler中有Looper和MessageQueue；

關係

數量關係

圖片來源：android的訊息處理機制之Looper,Handler,Message

d.實現方法：

  • 在主執行緒例項化一個全域性的Handler物件；
  • 在需要執行UI操作的子執行緒裡例項化一個Message並填充必要資料，呼叫Handler.sendMessage(Message msg)方法傳送出去；
  • 複寫handleMessage()方法，對不同Message執行相關操作；

例項：Service篇--非同步訊息處理機制

2.訊息機制分析

a.工作流程：

  • Handler.sendMessage()傳送訊息時，會通過MessageQueue.enqueueMessage()向MessageQueue中新增一條訊息；
  • 通過Looper.loop()開啟迴圈後，不斷輪詢呼叫MessageQueue.next()；
  • 呼叫目標Handler.dispatchMessage()去傳遞訊息，目標Handler收到訊息後呼叫Handler.handlerMessage()處理訊息。

簡單來看，即Handler將Message傳送到Looper的成員變數MessageQueue中，之後Looper不斷迴圈遍歷MessageQueue從中讀取Message，最終回撥給Handler處理。如圖：

要點提煉|開發藝術之訊息機制

b.工作原理：

  • (1)Looper的建立：先從應用程式的入口函式ActivityThread.main()看起，在這裡(主執行緒)系統自動建立了Looper，主要方法：
//主執行緒中不需要自己建立Looper
public static void main(String[] args) {
        ......
        Looper.prepareMainLooper();//為主執行緒建立Looper，該方法內部又呼叫 Looper.prepare()
        ......
        Looper.loop();//開啟訊息輪詢
        ......
        
    }
複製程式碼

注意：

  • 子執行緒的Looper需要手動去建立，標準寫法是：
//子執行緒中需要自己建立一個Looper
new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                
                Looper.prepare();//為子執行緒建立Looper               
                Looper.loop(); //開啟訊息輪詢
            }
        }).start();
複製程式碼
  • 無論是主執行緒還是子執行緒，Looper只能被建立一次，即一個Thread只有一個Looper。
  • 所建立的Looper會儲存在ThreadLocal（執行緒本地儲存區）中，它不是執行緒，作用是幫助Handler獲得當前執行緒的Looper。更多講解見ThreadLocal詳解
  • (2)MessageQueue的建立：在Looper的建構函式建立了一個MessageQueue：
 private Looper(boolean quitAllowed) {
       
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }
複製程式碼
  • (3)Message輪詢及處理：有了Looper和MessageQueue之後通過Looper.loop()開啟訊息輪詢：
public static void loop() {
        ......
        for (;;) {//死迴圈
            Message msg = queue.next(); //用於提取下一條資訊，該方法裡同樣有個for(;;)死迴圈，當沒有可處理該Message的Handler時，會一直阻塞
            if (msg == null) {
                
                return;
            }
         ......   
         try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);//如果從MessageQueue中拿到Message，由和它繫結的Handler(msg.target)將它傳送到MessageQueue
                end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
         ......   
    }

複製程式碼
  • 現在就剩建立Handler及Message傳送了。(4)先看Handler的建立：有兩種形式的Handler：
//第一種:send方式的Handler建立
Handler handler = new Handler() {
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                //如UI操作
                
            }
        };

//第二種：post方式的Handler建立
Handler handler = new Handler();
複製程式碼

注意：建立Handler例項之前必須先建立Looper例項，否則會拋RuntimeException。

  • (5) Message的傳送：

對於send方式的Handler：建立好一個Message後，呼叫Handler的以下幾種常見的方法來傳送訊息：

sendEmptyMessage();           //傳送空訊息
sendEmptyMessageAtTime();     //傳送按照指定時間處理的空訊息
sendEmptyMessageDelayed();    //傳送延遲指定時間處理的空訊息
sendMessage();                //傳送一條訊息
sendMessageAtTime();          //傳送按照指定時間處理的訊息
sendMessageDelayed();         //傳送延遲指定時間處理的訊息
sendMessageAtFrontOfQueue();  //將訊息傳送到訊息隊頭
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對於post方式的Handler，可在子執行緒直接呼叫Handler的以下幾種常見方法，使得切換到主執行緒：

post(Runnable r)
postAtFrontOfQueue(Runnable r)
postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis)
postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)
postDelayed(Runnable r, long delayMillis)

//例如，postDelayed()方法
handler.postDelayed(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        //如UI操作
                    }
                },300);

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通過以上各種Handler的傳送方法，都會依次呼叫 Handler.sendMessageDelayed->Handler.sendMessageAtTime()->Handler.enqueueMessage() 最終將Message傳送到MessageQueue。

至此從原始碼已走過一遍流程。

推薦閱讀：深入瞭解Android的訊息機制(原始碼)

最後，將Handler機制彙總到一張圖：

要點提煉|開發藝術之訊息機制

圖片來源：android的訊息機制——Handler機制

現在，這裡有一些有關訊息機制的Questions，考考自己吧！

希望這篇文章對你有幫助~

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