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分類： android應用分析 2013-08-13 07:18  1749人閱讀  評論(1)  收藏

  舉報 android狀態機詳解 statemachine android 狀態state

        先說兩句題外話，很感謝android，在這裡能看到很多優秀的程式碼。同時也感覺到外面的工程師真的很厲害，都是java人家就能寫出這麼牛的東西。感慨之下就有了些思考：我們絕大多數人只要把那些牛人已經創造出來的牛逼的東西，記住並且弄懂就是一件非常不錯的事情，至少能衣食無憂。:-D 讀書的時候需要經常做題，在理解的基礎上記住解題方法基本就能很牛了，事實上高考中考絕大多數都是已經有過的題型，能做到前面所說的應該能進入不錯的學校。工作後，慢慢也發現很多了不起的技術，都是在國外已經發展的很成熟基礎上學習過來的。作為一個普通人，還是不要天天談創新的好，hold不住，把基礎的東西記住掌握即可。說了一堆，也算聊以自慰。
        我們知道類的成員可以分為兩種：方法和屬性。大多數情況下，對於一個狀態，比如某數大於0，類的方法都只能做出一種對應的操作，並且類的本身並不考慮外部狀態。android的狀態機就屬於大多數之後的那一小部分。對於某個事件，或者更準確的說，某一個訊息，在不同的狀態下能做出不同的操作。並且android狀態機中的狀態是繼承的，就像資料結構中的樹一樣，如果當前節點（狀態）不能對這個事件做出響應，就會到父節點繼續判斷並且做出響應，在下面的講述中，我們稱這個為狀態路徑，而對於所有狀態稱為狀態樹。這一句話已經從整體上對狀態機進行了概括，記住這些對後面的理解很有好處。
        State，狀態機中的狀態封裝類，這個類主要是實現了IState介面。其中有狀態的基本方法，enter，exit以及訊息處理方法processMessage。enter方法在狀態機轉入這個狀態中會進行呼叫，exit方法在狀態機轉出這個方法時候會呼叫。這裡對於一個很簡單的類，google使用了介面屬性，說說自己的理解。介面中的方法都是公有方法，並且只能宣告常量。將主要方法都放在介面中宣告，一方面限制了方法的定義，一方面也突出了這個類主要就是擁有某種功能。另外在State裡面，聲明瞭一個protect型別的構造方法，這樣其他類就不可以直接宣告state類的物件。state在狀態機statemachine類裡面是以StateInfo型別使用的，這個基本不影響訪問。
statemachine裡面主要工作都是由SmHandler類來完成的，statemachine本身絕大多數方法都是都是對SmHandler方法的再次封裝。另外為了能夠做到及時響應主執行緒的訊息，又聲明瞭一個HandlerThread，主要任務都是在這個執行緒裡面實現的。
        現在直接去看SmHandler類吧，其最主要的方法就是handleMessage。該方法的主要是三大模組，第一個訊息處理，或者說是分配到對應的狀態再有對應的狀態進行處理比較合適，第二個狀態的初始化，大概可以理解成執行初始化狀態路徑上每個狀態的enter方法，第三個執行狀態轉移，即更新狀態樹。

[java]  view plain copy print ?

1. if (mIsConstructionCompleted) {  
2.     /** Normal path */  
3.     processMsg(msg);//第一個訊息處理  
4. } else if (!mIsConstructionCompleted &&  
5.         (mMsg.what == SM_INIT_CMD) && (mMsg.obj == mSmHandlerObj)) {  
6.     /** Initial one time path. */  
7.     mIsConstructionCompleted = true;  
8.     invokeEnterMethods(0);//第二個狀態的初始化  
9. } else {  
10.     throw new RuntimeException("StateMachine.handleMessage: " +  
11.                 "The start method not called, received msg: " + msg);  
12. }  
13. performTransitions();//第三個執行狀態轉移  

首先去看下processMsg方法

[java]  view plain copy print ?

1. while (!curStateInfo.state.processMessage(msg)) {  
2.     /** 
3.      * Not processed 
4.      */  
5.     curStateInfo = curStateInfo.parentStateInfo;  
6.     if (curStateInfo == null) {  
7.         /** 
8.          * No parents left so it's not handled 
9.          */  
10.         mSm.unhandledMessage(msg);  
11.         break;  
12.     }  
13.     if (mDbg) {  
14.         Log.d(TAG, "processMsg: " + curStateInfo.state.getName());  
15.     }  
16. }  

從這段程式碼中(!curStateInfo.state.processMessage(msg))就說明了：如果當前狀態執行完processMessage方法返回了false，也就是對當前訊息NOT_HANDLED，那麼就會持續呼叫這個狀態的父狀態執行方法。一般終有一個狀態能夠處理訊息的，如果真的沒有處理，會記錄到unhandledMessage方法裡面的。
        接下來先看下狀態轉移performTransitions方法，首先碰到mDestState，這是SmHandler裡面的一個標記，指向當前狀態路徑最下面的一個狀態，後面都是父狀態。可以在其他時候呼叫private final void transitionTo(IState destState)方法（外面的介面方法）改變當前mDestState的指向。這樣處理完當前訊息之後，performTransitions就會根據最新的mDestState來進行狀態路徑切換。狀態切換有點像樹的遍歷一樣，並不是回到根節點在進行搜尋到新的節點，而是會回到原來的mDestState和最新的mDestState最近的一個共同祖先，然後在走向新的mDestState狀態。進行狀態切換主要是執行原狀態路徑上需要退出的狀態的exit()方法，和新的狀態路徑上的enter()方法。
        最後看下狀態機的初始化invokeEnterMethods，這個直接看狀態機的例項比較方便。看一個簡單一些的應用，藍芽APK裡面關於耳機和電話連線處理的HeadsetStateMachine類，其構造方法中，關於狀態機的程式碼如下：

[java]  view plain copy print ?

1. addState(mDisconnected);  
2. addState(mPending);  
3. addState(mConnected);  
4. addState(mAudioOn);  
5.   
6. setInitialState(mDisconnected);  

以上兩塊程式碼，第一塊是建立本狀態機的整個框架，就相當於建立整個狀態樹，第二個是設定初始化狀態。再看看HeadsetStateMachine中的靜態程式碼塊

[java]  view plain copy print ?

1. static HeadsetStateMachine make(HeadsetService context) {  
2.     Log.d(TAG, "make");  
3.     HeadsetStateMachine hssm = new HeadsetStateMachine(context);  
4.     hssm.start();  
5.     return hssm;  
6. }  

以上兩塊程式碼，第一塊是建立本狀態機的整個框架，就相當於建立整個狀態樹，第二個是設定初始化狀態。再看看HeadsetStateMachine中的靜態程式碼塊
這裡面有一個start()方法，從這個方法開始，狀態機開始運作，包括分配記憶體，根據初始化狀態設定初始化狀態路徑，這一點主要在setupInitialStateStack方法中執行，依次執行狀態路徑上每個狀態的enter方法，這個使用了訊息機制sendMessageAtFrontOfQueue(obtainMessage(SM_INIT_CMD, mSmHandlerObj));，最終就在本段開頭的invokeEnterMethods方法中執行。
        到這裡狀態機主要內容基本講解完畢，貌似絕大多數都需要記憶，記住了感覺就理解到了。:-D 有點像本文開頭說的。初一看感覺沒有什麼，但是如果想象下你有一個這樣的需求，耳機和手機的狀態一直在切換，你會採用什麼方式去做，在考慮了很多之後會感覺狀態機真的是一個很厲害的東西。:-D 接下來附上android原始碼中的demo，為了方便理解，筆者將輸出增加了一些空行，多餘的空行不是demo列印的。

[java]  view plain copy print ?

1. class Hsm1 extends StateMachine {  
2.     private static final String TAG = "hsm1";  
3.   
4.     public static final int CMD_1 = 1;  
5.     public static final int CMD_2 = 2;  
6.     public static final int CMD_3 = 3;  
7.     public static final int CMD_4 = 4;  
8.     public static final int CMD_5 = 5;  
9.   
10.     public static Hsm1 makeHsm1() {  
11.         Log.d(TAG, "makeHsm1 E");  
12.         Hsm1 sm = new Hsm1("hsm1");  
13.         sm.start();  
14.         Log.d(TAG, "makeHsm1 X");  
15.         return sm;  
16.     }  
17.   
18.     Hsm1(String name) {  
19.         super(name);  
20.         Log.d(TAG, "ctor E");  
21.   
22.         // Add states, use indentation to show hierarchy  
23.         addState(mP1);  
24.             addState(mS1, mP1);  
25.             addState(mS2, mP1);  
26.         addState(mP2);  
27.   
28.         // Set the initial state  
29.         setInitialState(mS1);  
30.         Log.d(TAG, "ctor X");  
31.     }  
32.   
33.     class P1 extends State {  
34.         @Override public void enter() {  
35.             Log.d(TAG, "mP1.enter");  
36.         }  
37.         @Override public boolean processMessage(Message message) {  
38.             boolean retVal;  
39.             Log.d(TAG, "mP1.processMessage what=" + message.what);  
40.             switch(message.what) {  
41.             case CMD_2:  
42.                 // CMD_2 will arrive in mS2 before CMD_3  
43.                 sendMessage(obtainMessage(CMD_3));  
44.                 deferMessage(message);  
45.                 transitionTo(mS2);  
46.                 retVal = HANDLED;  
47.                 break;  
48.             default:  
49.                 // Any message we don't understand in this state invokes unhandledMessage  
50.                 retVal = NOT_HANDLED;  
51.                 break;  
52.             }  
53.             return retVal;  
54.         }  
55.         @Override public void exit() {  
56.             Log.d(TAG, "mP1.exit");  
57.         }  
58.     }  
59.   
60.     class S1 extends State {  
61.         @Override public void enter() {  
62.             Log.d(TAG, "mS1.enter");  
63.         }  
64.         @Override public boolean processMessage(Message message) {  
65.             Log.d(TAG, "S1.processMessage what=" + message.what);  
66.             if (message.what == CMD_1) {  
67.                 // Transition to ourself to show that enter/exit is called  
68.                 transitionTo(mS1);  
69.                 return HANDLED;  
70.             } else {  
71.                 // Let parent process all other messages  

        先說兩句題外話，很感謝android，在這裡能看到很多優秀的程式碼。同時也感覺到外面的工程師真的很厲害，都是java人家就能寫出這麼牛的東西。感慨之下就有了些思考：我們絕大多數人只要把那些牛人已經創造出來的牛逼的東西，記住並且弄懂就是一件非常不錯的事情，至少能衣食無憂。:-D 讀書的時候需要經常做題，在理解的基礎上記住解題方法基本就能很牛了，事實上高考中考絕大多數都是已經有過的題型，能做到前面所說的應該能進入不錯的學校。工作後，慢慢也發現很多了不起的技術，都是在國外已經發展的很成熟基礎上學習過來的。作為一個普通人，還是不要天天談創新的好，hold不住，把基礎的東西記住掌握即可。說了一堆，也算聊以自慰。
        我們知道類的成員可以分為兩種：方法和屬性。大多數情況下，對於一個狀態，比如某數大於0，類的方法都只能做出一種對應的操作，並且類的本身並不考慮外部狀態。android的狀態機就屬於大多數之後的那一小部分。對於某個事件，或者更準確的說，某一個訊息，在不同的狀態下能做出不同的操作。並且android狀態機中的狀態是繼承的，就像資料結構中的樹一樣，如果當前節點（狀態）不能對這個事件做出響應，就會到父節點繼續判斷並且做出響應，在下面的講述中，我們稱這個為狀態路徑，而對於所有狀態稱為狀態樹。這一句話已經從整體上對狀態機進行了概括，記住這些對後面的理解很有好處。
        State，狀態機中的狀態封裝類，這個類主要是實現了IState介面。其中有狀態的基本方法，enter，exit以及訊息處理方法processMessage。enter方法在狀態機轉入這個狀態中會進行呼叫，exit方法在狀態機轉出這個方法時候會呼叫。這裡對於一個很簡單的類，google使用了介面屬性，說說自己的理解。介面中的方法都是公有方法，並且只能宣告常量。將主要方法都放在介面中宣告，一方面限制了方法的定義，一方面也突出了這個類主要就是擁有某種功能。另外在State裡面，聲明瞭一個protect型別的構造方法，這樣其他類就不可以直接宣告state類的物件。state在狀態機statemachine類裡面是以StateInfo型別使用的，這個基本不影響訪問。
statemachine裡面主要工作都是由SmHandler類來完成的，statemachine本身絕大多數方法都是都是對SmHandler方法的再次封裝。另外為了能夠做到及時響應主執行緒的訊息，又聲明瞭一個HandlerThread，主要任務都是在這個執行緒裡面實現的。
        現在直接去看SmHandler類吧，其最主要的方法就是handleMessage。該方法的主要是三大模組，第一個訊息處理，或者說是分配到對應的狀態再有對應的狀態進行處理比較合適，第二個狀態的初始化，大概可以理解成執行初始化狀態路徑上每個狀態的enter方法，第三個執行狀態轉移，即更新狀態樹。

[java]  view plain copy print ?

1. if (mIsConstructionCompleted) {  
2.     /** Normal path */  
3.     processMsg(msg);//第一個訊息處理  
4. } else if (!mIsConstructionCompleted &&  
5.         (mMsg.what == SM_INIT_CMD) && (mMsg.obj == mSmHandlerObj)) {  
6.     /** Initial one time path. */  
7.     mIsConstructionCompleted = true;  
8.     invokeEnterMethods(0);//第二個狀態的初始化  
9. } else {  
10.     throw new RuntimeException("StateMachine.handleMessage: " +  
11.                 "The start method not called, received msg: " + msg);  
12. }  
13. performTransitions();//第三個執行狀態轉移  

首先去看下processMsg方法

[java]  view plain copy print ?

1. while (!curStateInfo.state.processMessage(msg)) {  
2.     /** 
3.      * Not processed 
4.      */  
5.     curStateInfo = curStateInfo.parentStateInfo;  
6.     if (curStateInfo == null) {  
7.         /** 
8.          * No parents left so it's not handled 
9.          */  
10.         mSm.unhandledMessage(msg);  
11.         break;  
12.     }  
13.     if (mDbg) {  
14.         Log.d(TAG, "processMsg: " + curStateInfo.state.getName());  
15.     }  
16. }  

從這段程式碼中(!curStateInfo.state.processMessage(msg))就說明了：如果當前狀態執行完processMessage方法返回了false，也就是對當前訊息NOT_HANDLED，那麼就會持續呼叫這個狀態的父狀態執行方法。一般終有一個狀態能夠處理訊息的，如果真的沒有處理，會記錄到unhandledMessage方法裡面的。
        接下來先看下狀態轉移performTransitions方法，首先碰到mDestState，這是SmHandler裡面的一個標記，指向當前狀態路徑最下面的一個狀態，後面都是父狀態。可以在其他時候呼叫private final void transitionTo(IState destState)方法（外面的介面方法）改變當前mDestState的指向。這樣處理完當前訊息之後，performTransitions就會根據最新的mDestState來進行狀態路徑切換。狀態切換有點像樹的遍歷一樣，並不是回到根節點在進行搜尋到新的節點，而是會回到原來的mDestState和最新的mDestState最近的一個共同祖先，然後在走向新的mDestState狀態。進行狀態切換主要是執行原狀態路徑上需要退出的狀態的exit()方法，和新的狀態路徑上的enter()方法。
        最後看下狀態機的初始化invokeEnterMethods，這個直接看狀態機的例項比較方便。看一個簡單一些的應用，藍芽APK裡面關於耳機和電話連線處理的HeadsetStateMachine類，其構造方法中，關於狀態機的程式碼如下：

[java]  view plain copy print ?

1. addState(mDisconnected);  
2. addState(mPending);  
3. addState(mConnected);  
4. addState(mAudioOn);  
5.   
6. setInitialState(mDisconnected);  

以上兩塊程式碼，第一塊是建立本狀態機的整個框架，就相當於建立整個狀態樹，第二個是設定初始化狀態。再看看HeadsetStateMachine中的靜態程式碼塊

[java]  view plain copy print ?

1. static HeadsetStateMachine make(HeadsetService context) {  
2.     Log.d(TAG, "make");  
3.     HeadsetStateMachine hssm = new HeadsetStateMachine(context);  
4.     hssm.start();  
5.     return hssm;  
6. }  

以上兩塊程式碼，第一塊是建立本狀態機的整個框架，就相當於建立整個狀態樹，第二個是設定初始化狀態。再看看HeadsetStateMachine中的靜態程式碼塊
這裡面有一個start()方法，從這個方法開始，狀態機開始運作，包括分配記憶體，根據初始化狀態設定初始化狀態路徑，這一點主要在setupInitialStateStack方法中執行，依次執行狀態路徑上每個狀態的enter方法，這個使用了訊息機制sendMessageAtFrontOfQueue(obtainMessage(SM_INIT_CMD, mSmHandlerObj));，最終就在本段開頭的invokeEnterMethods方法中執行。
        到這裡狀態機主要內容基本講解完畢，貌似絕大多數都需要記憶，記住了感覺就理解到了。:-D 有點像本文開頭說的。初一看感覺沒有什麼，但是如果想象下你有一個這樣的需求，耳機和手機的狀態一直在切換，你會採用什麼方式去做，在考慮了很多之後會感覺狀態機真的是一個很厲害的東西。:-D 接下來附上android原始碼中的demo，為了方便理解，筆者將輸出增加了一些空行，多餘的空行不是demo列印的。

[java]  view plain copy print ?

1. class Hsm1 extends StateMachine {  
2.     private static final String TAG = "hsm1";  
3.   
4.     public static final int CMD_1 = 1;  
5.     public static final int CMD_2 = 2;  
6.     public static final int CMD_3 = 3;  
7.     public static final int CMD_4 = 4;  
8.     public static final int CMD_5 = 5;  
9.   
10.     public static Hsm1 makeHsm1() {  
11.         Log.d(TAG, "makeHsm1 E");  
12.         Hsm1 sm = new Hsm1("hsm1");  
13.         sm.start();  
14.         Log.d(TAG, "makeHsm1 X");  
15.         return sm;  
16.     }  
17.   
18.     Hsm1(String name) {  
19.         super(name);  
20.         Log.d(TAG, "ctor E");  
21.   
22.         // Add states, use indentation to show hierarchy  
23.         addState(mP1);  
24.             addState(mS1, mP1);  
25.             addState(mS2, mP1);  
26.         addState(mP2);  
27.   
28.         // Set the initial state  
29.         setInitialState(mS1);  
30.         Log.d(TAG, "ctor X");  
31.     }  
32.   
33.     class P1 extends State {  
34.         @Override public void enter() {  
35.             Log.d(TAG, "mP1.enter");  
36.         }  
37.         @Override public boolean processMessage(Message message) {  
38.             boolean retVal;  
39.             Log.d(TAG, "mP1.processMessage what=" + message.what);  
40.             switch(message.what) {  
41.             case CMD_2:  
42.                 // CMD_2 will arrive in mS2 before CMD_3  
43.                 sendMessage(obtainMessage(CMD_3));  
44.                 deferMessage(message);  
45.                 transitionTo(mS2);  
46.                 retVal = HANDLED;  
47.                 break;  
48.             default:  
49.                 // Any message we don't understand in this state invokes unhandledMessage  
50.                 retVal = NOT_HANDLED;  
51.                 break;  
52.             }  
53.             return retVal;  
54.         }  
55.         @Override public void exit() {  
56.             Log.d(TAG, "mP1.exit");  
57.         }  
58.     }  
59.   
60.     class S1 extends State {  
61.         @Override public void enter() {  
62.             Log.d(TAG, "mS1.enter");  
63.         }  
64.         @Override public boolean processMessage(Message message) {  
65.             Log.d(TAG, "S1.processMessage what=" + message.what);  
66.             if (message.what == CMD_1) {  
67.                 // Transition to ourself to show that enter/exit is called  
68.                 transitionTo(mS1);  
69.                 return HANDLED;  
70.             } else {  
71.                 // Let parent process all other messages