Android线程间异步通信机制源码分析

本文首先从整体架构分析了Android整个线程间消息传递机制,然后从源码角度介绍了各个组件的作用和完成的任务。文中并未对基础概念进行介绍,关于threadLacal和垃圾回收等等机制请自行研究。

基础架构

首先,我们需要从整体架构上了解一下Android线程通信都做了哪些工作。我们都知道,进程是操作系统分配资源的最小单位,一个进程中可以启动多个线程来执行任务,这些线程可以共享进程的资源但不分配资源,这里讲的资源主要是只内存资源。Android的线程间消息传递机制其实和我们现实生活人们通信中很相似,我们可以类比一下两个人的通信过程:假设A要给B写信,首先将信写好装入信封(Message),交给B的邮递员(handler)投入B的信箱(messageQueue)中,B的管家(looper)发现有信件需要查收,就交给B来处理。下图是其余线程向主线程发送消息的示意图:

Android线程间异步通信机制源码分析

整个过程如下:

子线程通过主线程的handler发送一条消息给主线程;

这条线程被放入主线程的消息队列中;

整个消息队列是由looper来创建和管理的,通过轮询一旦发现有新消息存在就取出交给主线程处理。

组件源码分析

了解过整个架构之后,我们就从源码的角度体会一下Android线程之间通信机制的精妙设计吧。

信封message

Message类作为发送给handler的消息,其中封装了一份对于消息的描述以及需要传递的数据对象。关于消息回收机制我们放在后面的文章中介绍,这里先只把它当作封装了要传递数据的消息类。首先,两个int成员变量和一个obj对象用于存储被传递的数据:

what: 用户自定义的消息码,用于消息接收者识别该消息的类型。

arg1、arg2: 如果只传递int值,可以采用这两个参数存储。

obj : 可以存放需要传递的数据对象。

还有一些成员变量也需要简单了解一下:

int flags : 该消息是否正在被取用

long when : 时间戳

Bundle data : 要传递的数据

Handler target : 指定处理该消息的目标handler.

Runnable callback :也可以指定处理该消息的回调函数

message next: 指向下一个message,后面介绍messageQueue时再详细介绍。

通过obtain方法可以获取一条message对象使用(工厂模式):

public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

还有一些关于成员变量的存取方法,就不一一介绍了,我们使用的时候只需要获取到message对象,将要传递的数据放入该对象中就OK了。然后我们需要调用sendToTarget方法把这个消息发送出去:

/**
    * Sends this Message to the Handler specified by {@link #getTarget}.
    * Throws a null pointer exception if this field has not been set.
    */
    public void sendToTarget() {
        target.sendMessage(this);
    }

当然,你要指明要把该消息交给哪个handler来处理,不然会报空指针哟。方法中调用了handler的sendMessage方法,下面我们来研究一下handler。

邮递员handler

handler其实并不仅仅像是传统意义上的邮递员而已,因为handler既负责在子线程中发送消息到主线程的messageQueue中,又负责在主线程中从looper中取出消息进行处理,你见过有这么周到的邮递员吗?一个handler实例只为一个线程以及其消息队列服务,当你在某个线程中创建一个handler实例对象,那么该handler对象就与该线程和它的消息队列绑定在一起,并开始为它们进行服务了。另外需要提到的一点是,这里的消息并不仅仅是指数据,也可以是能被主线程执行的Runnable对象。

当应用程序的进程创建后,它的主线程维护了一个消息队列用于管理那些顶层的应用组件(activity,broadcast receiver等)以及创建出来的窗口。而你自己开启的线程可以通过handler与主线程通信,在合适的时候执行任务,或者处理消息等等。

首先,我们看看如何创建一个handler,构造方法如下:

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