Android(安卓)Handler机制4--MessageQueue简介
移步Android Handler机制详解
1、MessageQueue简介
2、MessageQueue成员变量
3、MessageQueue的构造函数
4、native层代码的初始化
5、IdleHandler简介
6、MessageQueue中的Message分类
MessageQueue
1 MessageQueue简介
- MessageQueue是一个消息队列,Handler将Message发送到消息队列中,消息队列会按照一定的规则取出要执行的Message。
- 需要注意的是Java层的MessageQueue负责处理Java的消息,native也有一个MessageQueue负责处理native的消息,本文重点是Java层,所以暂时不分析native源码。
2 MessageQueue成员变量
// True if the message queue can be quit. //用于标示消息队列是否可以被关闭,主线程的消息队列不可关闭 private final boolean mQuitAllowed; @SuppressWarnings("unused") // 该变量用于保存native代码中的MessageQueue的指针 private long mPtr; // used by native code //在MessageQueue中,所有的Message是以链表的形式组织在一起的,该变量保存了链表的第一个元素,也可以说它就是链表的本身 Message mMessages; //当Handler线程处于空闲状态的时候(MessageQueue没有其他Message时),可以利用它来处理一些事物,该变量就是用于保存这些空闲时候要处理的事务 private final ArrayList mIdleHandlers = new ArrayList(); // 注册FileDescriptor以及感兴趣的Events,例如文件输入、输出和错误,设置回调函数,最后 // 调用nativeSetFileDescriptorEvent注册到C++层中, // 当产生相应事件时,由C++层调用Java的DispathEvents,激活相应的回调函数 private SparseArray mFileDescriptorRecords; // 用于保存将要被执行的IdleHandler private IdleHandler[] mPendingIdleHandlers; //标示MessageQueue是否正在关闭。 private boolean mQuitting; // Indicates whether next() is blocked waiting in pollOnce() with a non-zero timeout. // 标示 MessageQueue是否阻塞 private boolean mBlocked; // The next barrier token. // Barriers are indicated by messages with a null target whose arg1 field carries the token. // 在MessageQueue里面有一个概念叫做障栅,它用于拦截同步的Message,阻止这些消息被执行, // 只有异步Message才会放行。障栅本身也是一个Message,只是它的target为null并且arg1用于区分不同的障栅, // 所以该变量就是用于不断累加生成不同的障栅。 private int mNextBarrierToken;
3 MessageQueue的构造函数
5713484-d67060a3b5e56a84.png我们知道MessageQueue就一个构造函数
代码在MessageQueue.java 68行
MessageQueue(boolean quitAllowed) { mQuitAllowed = quitAllowed; mPtr = nativeInit(); }
MessageQueue只是有一个构造函数,该构造函数是包内可见的,其内部就两行代码,分别是设置了MessageQueue是否可以退出和native层代码的相关初始化
4 native层代码的初始化
在MessageQueue的构造函数里面调用 nativeInit(),我们来看下
代码在MessageQueue.java 61行
根据Android跨进程通信IPC之4——关于"JNI"的那些事中知道,nativeInit这个native方法对应的是android_os_MessageQueue.cpp里面的android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* , jclass )函数
代码在android_os_MessageQueue.cpp 172 行
static jlong android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz) { // 初始化native消息队列 NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = new NativeMessageQueue(); if (!nativeMessageQueue) { jniThrowRuntimeException(env, "Unable to allocate native queue"); return 0; } nativeMessageQueue->incStrong(env); return reinterpret_cast(nativeMessageQueue);}
NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() : mPollEnv(NULL), mPollObj(NULL), mExceptionObj(NULL) { mLooper = Looper::getForThread(); if (mLooper == NULL) { //创建looper mLooper = new Looper(false); Looper::setForThread(mLooper); }}
在Looper的构造函数中调用了rebuildEpollLocked():
1)初始化了epoll实例mEpollFd;
2)注册fd监听——mWakeEventFd。
Looper::Looper(bool allowNonCallbacks) : mAllowNonCallbacks(allowNonCallbacks), mSendingMessage(false), mPolling(false), mEpollFd(-1), mEpollRebuildRequired(false), mNextRequestSeq(0), mResponseIndex(0), mNextMessageUptime(LLONG_MAX) { mWakeEventFd = eventfd(0, EFD_NONBLOCK | EFD_CLOEXEC); AutoMutex _l(mLock); rebuildEpollLocked();}void Looper::rebuildEpollLocked() { // Close old epoll instance if we have one. if (mEpollFd >= 0) { close(mEpollFd); } //初始化了epoll实例 mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT); struct epoll_event eventItem; memset(& eventItem, 0, sizeof(epoll_event)); // zero out unused members of data field union eventItem.events = EPOLLIN; eventItem.data.fd = mWakeEventFd; //注册fd用于唤醒——mWakeEventFd int result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeEventFd, & eventItem); //注册其他fd for (size_t i = 0; i < mRequests.size(); i++) { const Request& request = mRequests.valueAt(i); struct epoll_event eventItem; request.initEventItem(&eventItem); int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, request.fd, & eventItem); ... }}
5 IdleHandler简介
作为Android开发者我们知道,Handler除了用于发送Message,其本身也承载着执行具体业务逻辑的责任handlerMessage(Message msg),而IdleHandler在处理业务逻辑方面和Handler一样,不过它只会在线程空闲的时候才执行业务逻辑的处理,这些业务经常是哪些不是很紧要或者不可预期的,比如GC。
5.1 IdleHandler接口
代码在MessageQueue.java 777行
/** * Callback interface for discovering when a thread is going to block * waiting for more messages. */ public static interface IdleHandler { /** * Called when the message queue has run out of messages and will now * wait for more. Return true to keep your idle handler active, false * to have it removed. This may be called if there are still messages * pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched * after the current time. */ boolean queueIdle(); }
这个IdleHandler接口就一个抽象方法queueIdle
- 当消息队内所有的Message都执行完之后,该方法会被调用。
- 该返回值为True的时候,IdleHandler会一直保持在消息队列中,False则会执行完该方法后移除IdleHandler。
- 需要注意的是,当消息队列中还有其他Delay Message并且这些Message还没到被执行的时间的时候,由于线程是空闲的,所以IdleHandler也可能会被执行,
- IdleHandler其实就是一个简单的回调接口,内部就一个带返回值的方法boolean queueIdle(),在使用的时候只需要实现该接口并加入到MessageQueue中就可以了
- 从源码可以看出IdleHandler其实就是一个简单的回调接口,内部就一个带返回值的方法boolean queueIdle(),在使用的时候只需要实现该接口并加入到MessageQueue中就可以了
MessageQueue messageQueue = Looper.myQueue(); messageQueue.addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() { @Override public boolean queueIdle() { // do something. return false; } });
5.2 addIdleHandler(IdleHandler handler)
代码在MessageQueue.java 115行
/** * Add a new {@link IdleHandler} to this message queue. This may be * removed automatically for you by returning false from * {@link IdleHandler#queueIdle IdleHandler.queueIdle()} when it is * invoked, or explicitly removing it with {@link #removeIdleHandler}. * * This method is safe to call from any thread. * * @param handler The IdleHandler to be added. */ public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) { if (handler == null) { throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler"); } synchronized (this) { mIdleHandlers.add(handler); } }
- 添加一个新的IdleHanlder到消息队列中,当IdleHandler的回调方法返回False的时候,该IdleHanlder在被执行后会被立即移除,你也可以通过调用removeIdleHandler(IdleHandler handler)方法来移除指定的IdleHandler。
- 在任何线程中调用该方法都是安全的。
- 第一步,做非空判断
- 第二步,加一个同步锁
- 第三步,调用mIdleHandlers.add(handler);添加 (PS:mIdleHandlers是一个ArrayList)
5.3 删除IdleHandler:removeIdleHandler(IdleHandler handler)
/** * Remove an {@link IdleHandler} from the queue that was previously added * with {@link #addIdleHandler}. If the given object is not currently * in the idle list, nothing is done. * * This method is safe to call from any thread. * * @param handler The IdleHandler to be removed. */ public void removeIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) { synchronized (this) { mIdleHandlers.remove(handler); } }
从消息队列中移除一个之前添加的IdleHandler。如果该IdleHandler不存在,则什么也不做。
6 MessageQueue中的Message分类
在MessageQueue中,Message被分成3类,分别是
- 同步消息
- 异步消息
- 障栅
6.1 同步消息:
- 正常情况下我们通过Handler发送的Message都属于同步消息,除非我们在发送的时候执行该消息是一个异步消息。
- 同步消息会按顺序排列在队列中,除非指定Message的执行时间,否咋Message会按顺序执行。
6.2 异步消息:
想要往消息队列中发送异步消息,我们必须在初始化Handler的时候通过构造函数public Handler(boolean async)中指定Handler是异步的,这样Handler在讲Message加入消息队列的时候就会将Message设置为异步的。
6.3 障栅(Barrier):
- 障栅(Barrier) 是一种特殊的Message,它的target为null(只有障栅的target可以为null,如果我们自己视图设置Message的target为null的话会报异常),并且arg1属性被用作障栅的标识符来区别不同的障栅。
- 障栅的作用是用于拦截队列中同步消息,放行异步消息。
- 在道路拥挤的时候会决定哪些车辆可以先通过,这些可以通过的车辆就是异步消息。
6.3.1 添加障栅:postSyncBarrier()
代码在MessageQueue.java
458行
/** * Posts a synchronization barrier to the Looper's message queue. * * Message processing occurs as usual until the message queue encounters the * synchronization barrier that has been posted. When the barrier is encountered, * later synchronous messages in the queue are stalled (prevented from being executed) * until the barrier is released by calling {@link #removeSyncBarrier} and specifying * the token that identifies the synchronization barrier. * * This method is used to immediately postpone execution of all subsequently posted * synchronous messages until a condition is met that releases the barrier. * Asynchronous messages (see {@link Message#isAsynchronous} are exempt from the barrier * and continue to be processed as usual. * * This call must be always matched by a call to {@link #removeSyncBarrier} with * the same token to ensure that the message queue resumes normal operation. * Otherwise the application will probably hang! * * @return A token that uniquely identifies the barrier. This token must be * passed to {@link #removeSyncBarrier} to release the barrier. * * @hide */ public int postSyncBarrier() { return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis()); }
注释:
- 向Looper的消息队列中发送一个同步的障栅(barrier)
- 如果没有发送同步的障栅(barrier),消息处理像往常一样该怎么处理就怎么处理。当发现遇到障栅(barrier)后,队列中后续的同步消息会被阻塞,直到通过调用removeSyncBarrier()释放指定的障栅(barrier)。
- 这个方法会导致立即推迟所有后续发布的同步消息,直到满足释放指定的障栅(barrier)。而异步消息则不受障栅(barrier)的影响,并按照之前的流程继续处理。
- 必须使用相同的token去调用removeSyncBarrier(),来保证插入的障栅(barrier)和移除的是一个同一个,这样可以确保消息队列可以正常运行,否则应用程序可能会挂起。
- 返回值是障栅(barrier)的唯一标识符,持有个token去调用removeSyncBarrier()方法才能达到真正的释放障栅(barrier)
方法内部很简单就是调用了postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis()),通过Android Handler机制3之SystemClock类,我们知道SystemClock.uptimeMillis()是手机开机到现在的时间。那我们来看下这个postSyncBarrier(long)方法
postSyncBarrier(long when)
代码在MessageQueue.java
462行
private int postSyncBarrier(long when) { // Enqueue a new sync barrier token. // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it. synchronized (this) { /** 第一步 */ final int token = mNextBarrierToken++; /** 第二步 */ final Message msg = Message.obtain(); msg.markInUse(); msg.when = when; msg.arg1 = token; /** 第三步 */ Message prev = null; //把消息队列的第一个元素指向p Message p = mMessages; if (when != 0) { /** 第四步 */ while (p != null && p.when <= when) { //通过p的时间点和障栅的时间点的比较,如果比障栅的小,就把消息队列中的消息向后移动一位(因为消息队列中所有元素是按照时间排序的) prev = p; p = p.next; } } /** 第五步 */ //prev != null 代表不是消息队列的头部,则需要考虑前面一个消息和后面的一个消息 if (prev != null) { // invariant: p == prev.next //msg的下一个消息是p msg.next = p; //msg的上一个消息是msg prev.next = msg; } else { //prev == null 代表是消息队列的头部,则只需要负责下一个消息即可 msg.next = p; //设置自己是消息队列的头部 mMessages = msg; } /** 第六步 */ return token; } }
- 第一步 获取障栅的唯一标示,然后自增该变量作为下一个障栅的标示,通过mNextBarrierToken ++,我们得知,这些唯一标示是从0开始,自加1的。
- 第二步 从Message消息对象池中获取一个Message,并重置它的when和arg1。并且arg1为token的值,通过msg.markInUse()标示msg正在被使用。这里并没有给tareget赋值。
- 第三步 创建变量pre和p为第四步做准备,其中p被赋值为mMessages,而mMessages未消息队列的第一个元素,所以p此时就是消息队列的第一个元素。
- 第四步 通过对 队列中的第一个Message的when和障栅的when作比较,决定障栅在整个消息队列中的位置,比如是放在队列的头部,还是队列中第二个位置,如果障栅在头部,则拦截后面所有的同步消息,如果在第二的位置,则会放过第一个,然后拦截剩下的消息,以此类推。
- 第五步 把msg插入到消息队列中
- 第六步 返回token
从源码中我们可以看出,在把障栅插入队列的时候先通过when的比较,根据不同的情况把障栅插入到不同的位置,具体情况如下图所示:
ps:蓝色的为Message、红色的为Barrier
当Message.when 当Message.when>=Barrier.when,也就是第一个Message的执行时间点在障栅之后。 代码在MessageQueue.java 删除障栅(barrier)的方法也很简单,就是不断地遍历消息队列(链表结构),直到倒找与指定的token相匹配的障栅,然后把它从队列中移除。 移步Android Handler机制5--消息发送 移步Android Handler机制6--消息的取出及分发 移步Android Handler机制7--消息移除、关闭及其他 移步Android Handler机制7--消息移除、关闭及其他 Android Handler机制6之MessageQueue简介
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5713484-924d5b8fc7e08dbf.png 6.3.2 移除障栅
501行/** * Removes a synchronization barrier. * * @param token The synchronization barrier token that was returned by * {@link #postSyncBarrier}. * * @throws IllegalStateException if the barrier was not found. * * @hide */ public void removeSyncBarrier(int token) { // Remove a sync barrier token from the queue. // If the queue is no longer stalled by a barrier then wake it. synchronized (this) { Message prev = null; // 获取消息队列的第一个元素 Message p = mMessages; //遍历消息队列的所有元素,直到p.targe==null并且 p.arg1==token才是我们想要的障栅 while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) { prev = p; p = p.next; } if (p == null) { throw new IllegalStateException("The specified message queue synchronization " + " barrier token has not been posted or has already been removed."); } //是否需要唤醒 final boolean needWake; //如果是障栅是不是第一个圆度 if (prev != null) { //跳过障栅,将障栅的上一个元素的next指向障栅的next prev.next = p.next; //因为有元素,所以不需要唤醒 needWake = false; } else { //如果是第一个元素,则直接下消息队列中的第一个元素指向障栅的下一个即可 mMessages = p.next; //如果消息队列中的第一个元素是null则说明消息队列中消息,所以需要唤醒 // needWake = mMessages == null || mMessages.target != null; } p.recycleUnchecked(); // If the loop is quitting then it is already awake. // We can assume mPtr != 0 when mQuitting is false. if (needWake && !mQuitting) { nativeWake(mPtr); } } }
7 enqueueMessage()
8 next()方法
9 removeMessages()
removeMessages
,removeAllMessagesLocked
,removeAllFutureMessagesLocked
移步Android Handler机制7--消息移除、关闭及其他10 quit()
11 hasMessages()
参考
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