事件起因

招聘季,面试了一些Android兄弟,发现对基础概念吃的不透.
遂成此文,打算出个一句话系列,讲清楚一些android的基本概念.
让大家在面试的时候能找到心仪的工作,并且不被面试官鄙视.....
此篇内容主要将的Android消息机制相关的内容.

正式开始

Handler,Looper机制是android中的消息系统,两个线程间传递消息,(进程间也可以使用Messenger传递Message).

主要涉及的类

Looper
负责从MessageQueue中获取消息及将消息分发到对应的Handler.
Thread
任务执行的线程环境.
ThreadLocal
负责保存Thread关联的Looper.
ThreadLocalMap
ThreadLocal中具体保存数据的类.内部使用Entry数组.来保存数据.
MessageQueue
保存Message的容器,内部实现为链表.
Handler
向MessageQueue中插入消息,以及对收到的Looper分发的消息的处理.
Message
消息载体.主要如下属性
- callback
  任务的runnable对象
- when
  message需要被dispatch的执行时间
- obj
  message中传递的对象.

进行线程间通讯的主要流程如下

创建Thread
在Thread.run方法中依次调用Looper.prepare,Looper.loop.
- Looper.prepare
  主要用来将Looper关联到当前thread的threadLocal.
  执行Looper.prepare时,会判断当前线程如果没有关联looper时,
  就会调用threadLocal.set()方法向threadLocal中添加一个创建的Looper对象.
- Looper.loop
  主要用来循环从Looper的MessageQueue中取对象.
  Looper.loop方法内部为一个无限循环的for循环.
  在for循环中通过调用messqueue.next()方法来获取到队列中的message.
创建Handler关联到该Looper
通过创建的Handler.sendMessage方法将message传递到创建该Handler所在Looper中的MessageQueue.
MessageQueue在判断其中有message.when小于当前时间的message时,将该消息返回给Looper.loop
Looper.loop在拿到message后,调用message.target所关联的Handler对象的dispatch方法,
从而实现了在创建Handler所在线程中执行消息的能力.
如果创建Handler跟通过该Handler发送Message不在同一个线程,则也就实现了线程间通讯的能力.

流程中涉及到的一些技术点

MessageQueue保存在哪

MessageQueue保存在Looper中,Looper保存在ThreadLocal中,
ThreadLocal保存在当前Thread中的ThreadLocal.ThreadLocalMap中.

MessageQueue中的保存Message的数据结构

MessageQueue对象中保存着Message对象,MessageQueue中保存的Message对象是以链表数据结构保存的.
通过Message.next指向下一个Message对象.

Message对象的缓存机制

对象的频繁创建销毁,会消耗cpu的性能,而消息传递又会频繁创建消息对象,所以message对象是会被缓存起来的.
Message对象通过Message.obtain()可以获得,.obtain()方法可以看作是一个工厂方法,
Message内部维护着一个缓冲区,缓冲区的数据结构也可看做时链表形式.
通过Message.next方法指向下一个可被复用的Message.
缓存区的大小为50,所以最多可缓存50个Message对象.

ThreadLocal是什么,如何实现的

ThreadLocal是一种保存变量的线程安全的类.
在多线程环境下能安全使用变量,最好的方式是在每个线程中定义一个local变量.
这样对线程中的local变量做修改就只会影响当前线程中的该变量,因此变量也就是线程安全的.
这种保证变量线程安全的思想,实际上就是ThreadLocal的实现.

Threadlocal在调用threadLocal.get方法时,会获取当前thread的threadLocalMap.
threadLocalMap是thread中的一个属性.
第一次调用ThreadLocal.get()方法时,会先判断当前线程对应的threadlocalMap是否被创建了,
如果没创建则会创建ThreadLocalMap,并把该对象赋值给thread.sThreadLocal对象.后续再获取当前thread的threadLocalMap时,就会取该赋值对象.
ThreadLocalMap就是用来保存线程中需要保存的变量的对象了.

因为threadLocalMap是赋值给当前thread的,属于thread的内部变量,
所以每个线程的threadlocalMap就都是不同的对象,也就是上面说的threadlocal是线程安全的原因了.

ThreadLocalMap内部实际上是一个Entry[],用来保存Entry对象的数组.
Entry对象是继承weakReference的,其中Entry的key为ThreadLocal对象,value为threadLocal需要保存的变量值.

调用ThreadLocal.set方法时,会向threadLocalMap中添加一个Entry对象.
调用get方法时,是通过将调用的threadLocal对象本身作为key,来遍历threadLocalMap数组.
当threadLocal等于Entry[]中的key时,则返回该Entry中的value.

Looper中的ThreadLocal对象为啥是static的?

其实threadLocal对象是否定义为static对ThreadLocal类本身的作用来讲是没影响的.
但是因为Looper.prepare方法是定义为static的,而prepare中又需要对threadlocal进行访问,所以Looper中的threadLocal对象也就必须定义为static的了.

ThreadLocal中为啥只能保存一个Looper对象

threadLocalMap可以保存无线多的数据,但是每个线程只能关联一个Looper对象.
因为threadLocal中会保存当前线程关联的Looper对象,这个限制是Looper做的.

Looper是如何从MessageQueue中获取将要分发的message的

通过Looper.loop方法来获取并分发message.
Looper.loop内部为一个无限循环的for循环.在for循环中通过调用messqueue.next()方法来获取到队列中的message.
messagequeue.next()方法内部会调用nativePollOnce方法,该方法会阻塞线程.
该方法的作用简单说,就是当消息队列中没消息时,阻塞掉当前执行的线程.避免过度的cpu消耗.
关于nativePollOnce阻塞线程的解释
当消息队列中有消息时,messagequeue.next()方法内部会判断现有的消息链表中的消息的message.when属性是否小于当前时间.
如果小于当前时间,则next方法会将该条消息返回给loop中调用next函数的地方,这样looper就拿到了将要dispatch的消息了.
所以是通过Messagequeue来判断message是否能被looper进行分发的.

Looper是如何分发message的?

当looper.loop方法中获取到message时,会调用message.target.dispatch方法.
其中message.target属性是在Handler内部调用Handler.enqueueMessage方法时,将当前调用方法的handler对象设置到Message中的.
通过message.target.dispatchMessage方法,将该message的执行环境切换到了该handler对应的thread中.
handler可以实现handleMessage方法来处理消息.
调用完handler.dispatchMessage方法后,则会将该消息通过recycleUnchecked方法,对message进行回收.
在Message.recycleUnchecked方法中会重置该message对象(将message对象相关属性置空),并将该对象添加到Message缓存区中.
加入缓存去的过程也就是将该对象加入到缓存区链表中.加入缓冲区的message后面可通过Message.obtain方法来获取.

结尾

这文章写了一天吧,希望能帮助到需要面试Android的同学.
喜欢的麻烦点个赞,关注下.

[Android面试系列]一句话讲清楚Android消息机制