android 程序/執行緒管理(一)----訊息機制的框架
一:android 程序和執行緒
程序是程式執行的一個例項。android通過4大主件,弱化了程序的概念,尤其是在app層面,基本不需要關係程序間的通訊等問題。
但是程式的本質沒有變,尤其是多工系統,以事件為驅動的軟體系統基本模式都是如下:
程式的入口一般是main:
1.初始化:
比如建立視窗,申請資源等。
2.進入while(true)
在迴圈中處理各種事件,直到程序退出。
四大元件是程序的部分載體,配置程序在androidmanifest.xml裡面,android:process 屬性。
當然預設所有的都在同一個程序裡面,由application裡面配置,預設程序為apk的包名。
執行緒是程序的有機組成部分,是CPU排程的基礎。
一般情況下,都有主執行緒和其他執行緒之分,只有主執行緒才可以重新整理UI。
應用程式啟動後,將建立ActivityThread 主執行緒。
不同包名的元件可以一定的方式執行在同一個程序中。
一個Activity啟動後,至少會有3個執行緒。一個主執行緒和2個binder執行緒。
二:android 程序內的訊息驅動機制---Handler,MessageQueue,Runnable,Looper
1.Runnable & MessageQueue:
Runnable 和Message 是訊息的2種載體。
訊息的行為本質上就是 一段操作Runnable,或者是一段資料Message,包含這操作內容,由handlemessage來判斷處理。
他們的操作方式就是:
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)
public final boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis)
上面就是Runnable的方法,可以看到Runnable會被分裝成Message的形式傳送。
private static Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); m.callback = r; return m; }
所以本質上,都是以Message的封裝方式處理。
最終所有的訊息都會放入MessageQueue裡面。
MessageQueue並不是一個真正的佇列,而是連結串列。
Looper就是迴圈在某件事情,類似於while(true)乾的事情。
Handler就是真正做事情的。
Looper不斷的從MessageQueue從取出資料,然後交給handler來處理。
2.Handler:
framework/base/core/android/os/Handler.java
其實handler的作用,它的註釋已經解釋的非常清楚。
/** * A Handler allows you to send and process {@link Message} and Runnable * objects associated with a thread's {@link MessageQueue}. Each Handler * instance is associated with a single thread and that thread's message * queue. When you create a new Handler, it is bound to the thread / * message queue of the thread that is creating it -- from that point on, * it will deliver messages and runnables to that message queue and execute * them as they come out of the message queue. * * <p>There are two main uses for a Handler: (1) to schedule messages and * runnables to be executed as some point in the future; and (2) to enqueue * an action to be performed on a different thread than your own. * * <p>When posting or sending to a Handler, you can either * allow the item to be processed as soon as the message queue is ready * to do so, or specify a delay before it gets processed or absolute time for * it to be processed. The latter two allow you to implement timeouts, * ticks, and other timing-based behavior. */
這個一共三段內容,大意是:
1)handler使用runnable或者message的方式傳遞,儲存在一個thread的messagequeue裡面。
當你建立一個新的handler的時候,他會與這個建立它的執行緒繫結。
對於一個Thread 來說MessageQueue,和Looper只有一個。
2)使用handler一般有2種場景。
希望do runnable或者某種Message 在in the future.
或者把一個action(Runnable or Message)傳遞到其他執行緒進行操作。
常見的操作就是在工作執行緒中使用主執行緒handler來操作UI。
3)你可以讓handler直接操作message內容,或者等待一段時間,這個時間是可以配置的。
handle的2大功能
處理message:
public void dispatchMessage(Message msg) 分發訊息 public void handleMessage(Message msg) 處理訊息,該方法通常情況下,須由子類繼承。
Looper.loop()方法會呼叫dispatchMessage來處理訊息。
public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } handleMessage(msg); } }
handler的子類通過過載該方法,可以修改handler的訊息派發方式。
handler的第二個作用是把message & Runnable分裝到MessageQueue裡面。
handler,messagequeue,looper目的是什麼,目的就是啟動訊息機制。
MessageQueue:
MessageQueue從哪裡得到,從Handler原始碼看到,是從Looper裡面來的。
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) { mLooper = looper; mQueue = looper.mQueue; mCallback = callback; mAsynchronous = async; }
Looper:
private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); }
Looper 建構函式就幹了2件事。
建立Messagequeue,所以 每個Looper都有唯一的一個MessageQueue與之對應。
得到執行thread。
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare(). static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
Looper有個特殊的變數,ThreadLocal, 這個物件只對自己所在的執行緒全域性,其他的執行緒無法看到它。
Looper提供了很多static的方法,所以肯定還有一些能都識別“身份“的方法。
這些方法在我們使用looper 的時候,最重要的是如下2個:
private static void prepare(boolean quitAllowed) { if (sThreadLocal.get() != null) { throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); }
/** * Run the message queue in this thread. Be sure to call * {@link #quit()} to end the loop. */ public static void loop() { final Looper me = myLooper(); if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } final MessageQueue queue = me.mQueue; // Make sure the identity of this thread is that of the local process, // and keep track of what that identity token actually is. Binder.clearCallingIdentity(); final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting. return; } // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger Printer logging = me.mLogging; if (logging != null) { logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what); } msg.target.dispatchMessage(msg); if (logging != null) { logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); } // Make sure that during the course of dispatching the // identity of the thread wasn't corrupted. final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); if (ident != newIdent) { Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x" + Long.toHexString(ident) + " to 0x" + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " + msg.target.getClass().getName() + " " + msg.callback + " what=" + msg.what); } msg.recycle(); } }
prepare才是looper建立以及和thread繫結的地方。
looper.loop()方法是整個looper機制啟動的地方。
從此thread就會接受訊息和處理訊息了。
這裡有個小問題:
Message msg = queue.next(); // might block if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting. return; }
一開始的時候,MessageQueue handler沒有傳遞訊息進佇列,按理說取到的訊息是null,這樣looper就直接退出了。
這個問題等到分析原始碼的時候,在解決。
這樣handler,messaqequeue,looper, 和thread都關聯起來了。
下面還有一個mainlooper的問題。
public static void main(String[] args) { ... Looper.prepareMainLooper(); if (sMainThreadHandler == null) { sMainThreadHandler = thread.getHandler(); } Looper.loop(); }
以上是ActivityThread的部分入口函式main的原始碼:
可見prepareMainLooper()的方法,是給主執行緒使用的。
而looper那邊的
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
是為了給其他執行緒應用使用。
這樣其他執行緒可以給主執行緒發訊息。
如圖所示:主執行緒的looper將由sMainLooper作為應用,儲存在static空間中,其他工作執行緒可以訪問它
至此,整個訊息機制的框架已經驅動起來。
本文參考:
1.《深入理解android核心設計思想》林學森
2.《Android核心剖析》
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