Android消息机制原理深入分析
Hdnw 人气:01.消息机制原理的解释
在主线程里创建一个Handler，然后在分线程中引用这个Handler来发送Message对象给MessageQueue，循环器Looper从MessageQueue里面取出一个需要处理的Message，交给Handler处理，一般是进行UI处理。处理完之后，Message就没有太大的用处，Looper清理Message，让Message回到默认状态。
2.Android的消息机制概述
Handler的背景（三个常见问题）
（1）Android为什么要提供Handler？
这是因为Android规定访问UI只能在主线程中进行，如果在子线程中访问UI，那么程序就会抛出异常，但是Android又建议不要在主线程中进行耗时操作，否则会导致线程无法响应即ANR，比如我们需要从服务器拉取一些信息并将其显示在UI上，这个时候必须在子线程中进行拉取工作，拉取完毕后，不能在子线程上直接访问UI，这时候通过Handler就可以将访问UI的操作切换到主线程去执行。
（2）系统为什么不允许在子线程中访问UI呢？
这个因为Android的UI控件并不是线程安全的，如果在多线程中并发访问可能会导致UI控件处于不可预期的状态。
（3）为什么系统不对UI控件的访问加上锁机制呢？
缺点有两个：
- 加上锁机制会让UI访问的逻辑变得复杂
- 锁机制会降低UI访问的效率，因为锁机制会阻塞某些线程的执行
鉴于这两个缺点，最简单且高效的方法就是采用单线程模型来处理UI操作。
Handler的工作原理的解释
子线程默认没有Looper的，如果需要使用Handler，那么在Handler创建时就需要为线程创建Looper，利用Looper来构建内部的消息循环系统，如果当前线程没有Looper，那么就会报错。Handler创建完毕之后，Handler通过post方法把一个Runnable传到Looper中去处理，或者通过send方法发送消息，Looper会调用MessageQueue的enqueueMessage方法将消息发入消息队列中，然后Looper不断循环发现需要处理的消息之后，就会调用消息中的Runnable或者或者Handler的handleMessage方法，这样一来，Handler中的业务逻辑就被切除到创建Handler所在的线程中去执行。
3.消息机制的分析
1.了解Message
可理解为线程间通讯的数据单元，可通过message携带需要的数据
创建Message的方法
val message:Message= Message() val message1:Message=Message.obtain()//它利用了Message中消息池（sPool）
封装数据：
int what：标识
int arg1：保存int数据
int arg2：保存int数据
Object obj：保存任意时刻的数据
Long when ：记录应该被处理的时间值，若为即时消息，时间值=发送时间，若为延时消息，时间值=发送时间+延迟时间
Handler target：用来处理消息的Handler对象，就是发送消息的Handler
Runnable callback：用来处理消息的回调器
Message next：指向下一个Message用来形成一个链表
Message sPool：用来缓存处理过的Message，以便复用
2.了解Handler
Handler是Message的处理器，同时也负责消息的发送和移除的工作
（1）Handler的构造方法
Android API 30以上，使用Handler（）方法时会显示删除线，并提示相关的方法已经被弃用，不建议使用。如图所示：
但是安卓不是弃用Handler这个类，而只是弃用Handler的两个构造方法：
Handler() Handler(callback：Handler.Callback)
安卓建议采用如下方法来解决
1.使用Executor
2.明确指定Looper
3.使用Looper.getMainLooper()定位并使用主线程的Looper
4.如果又想在其他线程，又想要不出bug，请使用Handler（looper：Looper）或者Handler（Looper.myLooper()）这两个构造方法。
（2） Handler导致的内存泄漏问题
在Android中最常用的一种内存泄漏是Handler导致的泄漏，原因：
（1）在Activity被摧毁时，延迟消息还没发出，Handler可能有未执行完或者正在执行的Message，MessagesQueue就会持有这个消息的引用，导致Handler持有Activity的引用，进而导致GC无法回收Activity。
（2）Handler中有还没执行完的Message，还在运行，而运行中的子线程不会被回收，所以就导致了内存泄漏。
解决方法：
1.在Activity的onDestroy()方法中，清空Handler中的未执行或者正在执行的Message和Callbacks
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
}2.static+弱引用
class MyHandler(activity: HandlerActivity):Handler(Looper.getMainLooper()){
private val myWeakReference:WeakReference<HandlerActivity> = WeakReference(activity)
override fun handleMessage(msg: Message) {//处理消息的回调方法
myWeakReference.get()?.run {
...
}
}
}（3）Handler的常用方法：
- 发送即时消息：sendMessage（msg Message）
- 发送延时消息：sendMessageDelayed（msg Message，delayMillis Long）
- 处理方法：handleMessage(msg Message)(回调方法)
- 移除还未处理的消息：removeMessages(what int)
部分源码：
由下面的源码可以看出，这些方法的本质是调用了queue.enqueueMessage(msg,uptimeMillis)方法。
sendMessage（Message msg）
->sendMessageDelayed(msg,0)
sendEmptyMessage(int what)
->sendEmptyMessageDelayed(what,0)
sendEmptyMessageDelayed(what,0)//发送不带数据的消息
->sendMessageDelayed(msg,delayMillis)
sendMessageDelayed(Message msg,long delayMillis)
->sendMessageAtTime(msg,SystemClock.uptimeMillis()+delayMillis)
sendMessageAtTime(Message msg,long uptimeMillis)
->enaueueMessage(queue,msg,uptimeMillis)//将消息添加到消息队列中
enaueueMessage(MessageQueue queue,Message msg,long uptimeMillis)
->queue.enqueueMessage(msg,uptimeMillis)//调用消息队列保存消息对象
removeMessage(int what)//移除消息
->mQueue.removeMessage(this,what,null)//调用消息队列移除它内部的指定what消息
handleMessage(Message msg)//处理消息的回调方法3.消息队列的工作原理
MessageQueue消息队列，负责入队和出队，储存Handler发送的消息，它是一个按Message的when的排序的优先队列。
虽然MessageQueue叫消息队列，但是它内部是用链表来实现的。
MessageQueue主要包含两个操作：插入和读取，读取操作本身会伴随删除操作，插入和读取对应的方法分别为enqueueMessage和next：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when)：往消息队列中插入一条消息
Message next() ：消息队列中取出一条消息并将其从消息队列中移除
enqueueMessage和 next方法的部分源码：
enqueueMessage的主要操作就是单链表的插入操作
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {//将Messages插入消息队列
...
msg.when = when;//指定消息应该被处理的时间
...
for (;;) {//将当前消息对象保存到消息队列中的一个合适的位置
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}//最终的结果是:消息队列是按when来排序的
...
nativeWake(mPtr);//通过本地方法实现对处理等待状态的底层线程
...
}next方法是一个无限循环的方法。如果消息队列中没有消息，那么next方法可以阻塞在这里，
当有新的消息到来时，next方法会返回这条消息并将其中单链表中移除。
Message next() {//取出一个合适的Message对象，可能不会立刻返回
...
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);//本地方法，会导致可能处理等待状态，但不会阻塞主线程
...
Message msg = mMessages;//取出消息队列中的第一个消息
...
return msg;//返回
...
}4.Looper的工作原理
Looper在Android的消息机制中扮演着消息循环的角色。
Looper为一个线程开启一个消息循环，创建MessageQueue，负责循环取出Message Queue里面的当前需要处理的Message，也就是说，它会一直不停地从MessageQueue中查看是否会有新消息，如果有新消息就会交给对应的Handler进行处理，处理完后，将Message缓存到消息池中以备复用，否则就一直阻塞在那里，Looper退出后，Handler发送消息会失败，线程会立刻终止。
常用方法：
Looper.prepare()：为当前线程创建一个Looper。
Looper.loop():开启消息循环.
Looper.getMainLooper()：获取主线程的Looper。
Looper.quit（）直接推迟Looper
Looper.quitSafely（）设定一个退出标记，然后把消息队列中的已有消息处理完毕才安全地退出。
如何为一个线程创建Looper？
thread {
Looper.prepare()
val handler:Handler=MyHandler(this)
Looper.loop()
}loop方法的部分源码：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();//得到looper对象
...
for (;;) {//无限循环
...
Message msg = me.mQueue.next(); // 从消息队列中取出消息
...
msg.target.dispatchMessage(msg);//调用Handler去分发并处理消息
...
msg.recycleUnchecked();//回收利用Message
...
}
}4.Handler使用（DEMO）
功能描述：
1.初始时
显示10，可以通过点击按钮改变其值
2.点击自动增加
每隔一秒上面的文本数值增加1，但最大显示20并作出提示
3.点击自动减少
每隔一秒上面的文本数值减少1，但是最小显示1并作出提示
4.点击暂停
上面的数值文本不再变化
效果图：
代码如下：
class HandlerActivity : AppCompatActivity() {
lateinit var handler: Handler
lateinit var number:TextView
lateinit var increase:Button
lateinit var decrease:Button
lateinit var pause:Button
//static+弱引用
class MyHandler(activity: HandlerActivity):Handler(Looper.getMainLooper()){
private val myWeakReference:WeakReference<HandlerActivity> = WeakReference(activity)
override fun handleMessage(msg: Message) {//处理消息的回调方法
myWeakReference.get()?.run {
var numberint:Int=Integer.parseInt(number.text.toString())
when(msg.what){
1->{
if(numberint==20){
Toast.makeText(this,"已经达到最大值",Toast.LENGTH_SHORT).show()
return
}
numberint++
number.text= numberint.toString()
handler.sendEmptyMessageDelayed(1,1000)
}
2->{
if(numberint==1){
Toast.makeText(this,"已经达到最小值",Toast.LENGTH_SHORT).show()
return
}
numberint--
number.text=numberint.toString()
handler.sendEmptyMessageDelayed(2,1000)
}
else -> {}
}
}
}
}
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_handler)
number=findViewById(R.id.number)
increase=findViewById(R.id.increase)
decrease=findViewById(R.id.decrease)
pause=findViewById(R.id.pause)
handler=MyHandler(this)
increase.setOnClickListener {
increase.isEnabled=false
decrease.isEnabled=true
pause.isEnabled=true
handler.removeMessages(2)
handler.sendEmptyMessage(1)
}
decrease.setOnClickListener {
increase.isEnabled=true
decrease.isEnabled=false
pause.isEnabled=true
handler.removeMessages(1)
handler.sendEmptyMessage(2)
}
pause.setOnClickListener {
increase.isEnabled=true
decrease.isEnabled=true
pause.isEnabled=false
handler.removeMessages(1)
handler.removeMessages(2)
}
}
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
}
}加载全部内容