Android new 一个子线程

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网络智叶 2024-11-19 17:33:27

文章标签 Android new 一个子线程消息队列链表构造函数 文章分类 Android 移动开发

文章目录

前言
一、两种用法

1.使用 post 方法
2.使用 sendMessage 方法

二、原理

Message
MessageQueue
Looper
Handler

前言

Handler 用于在线程间进行通信。主要用法就是在非UI线程中更新UI组件。当创建一个Handler的时候，该Handler就绑定了当前创建Hanlder的线程。

一、两种用法

1.使用 post 方法

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private val handler = Handler()

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        button.setOnClickListener {
            Toast.makeText(this, "hello", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
        thread {
            val runnable = Runnable {
                tv_main_test.text = "5s"
            }
            Thread.sleep(3000)
            handler.post(runnable)//将一个Runnable对象通过post方法传入到了Handler中，Handler会在合适的时候让主线程执行Runnable中的代码
        }
    }
}

2.使用 sendMessage 方法

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var textView: TextView
    class MyHandler(activity: MainActivity): Handler() {
        private val mWeakReference = WeakReference<MainActivity>(activity)  // 弱引用 activity 避免内存泄漏

        override fun handleMessage(msg: Message) {
            val mainActivity = mWeakReference.get()
            when (msg.what) {
                1 -> {
                    mainActivity?.textView?.text = "hello"
                }
            }
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        textView = tv_main_text
        val mHandler = MyHandler(this)
        thread {
            val msg = Message.obtain()
            msg.what = 1
            mHandler.sendMessage(msg)
        }
    }

}

二、原理

Message

Message是Handler接收与处理的消息对象。

Message有两个重要的成员变量，分别为target 和callback，target 指的是处理此Message 的 Handler，callback 变量如果不为 null ，最终在 Handler 处理消息时执行 run 方法中的逻辑。
Message 中有 4 个携带信息的成员变量，分别是 what，标识信息的来源；arg1，arg2，携带 int 类型的数据；obj，携带复杂类型的数据。Message 对象只是一个载体，重要的是它携带的信息。
一般使用 obtain() 方法获取 Message 对象。Message 内部有一个消息池，该消息池是一个链表结构，如果消息池不为 null，则从链表头部获取 Message，如果为空则 new Message（）。

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

同时如果 Message 处理完毕会在Looper.loop() 方法中调用 recycleUnchecked() 方法回收 Message，放入链表头部。

void recycleUnchecked() {
    // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
    // Clear out all other details.
    flags = FLAG_IN_USE;
    what = 0;
    arg1 = 0;
    arg2 = 0;
    obj = null;
    replyTo = null;
    sendingUid = UID_NONE;
    workSourceUid = UID_NONE;
    when = 0;
    target = null;
    callback = null;
    data = null;  // 清空 Message 数据

    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
            next = sPool;
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        }
    }
}

MessageQueue

一个线程内部只有一个 MessageQueue。

MessageQueue实质是一个单向链表，Message对象有个next字段保存列表中的下一个，MessageQueue中的mMessages保存链表的第一个元素。
其中 enqueueMessage(Message msg, long when) 方法用于向链表中插入消息，具体来说，when 值越小的 Message 存放在链表的越前面，如果 when 是 0，则插入链表表头，when = 当前时间 + 指定的延迟毫秒数。

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { // when = SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis，其中 SystemClock.uptimeMillis() 表示系统开机到当前的时间总数，单位是毫秒。
        synchronized (this) {
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
                // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
                // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
                needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                Message prev;
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

Looper

一个线程只有一个唯一的 Looper，同时一个 Looper 只对应一个线程。

Looper用来循环读取MessageQueen中的消息，读到消息之后就把消息交给Handler去处理。
默认情况下当我们创建一个新的线程的时候，这个线程里面是没有消息队列MessageQueue的。为了能够让线程能够绑定一个消息队列，我们需要借助于Looper。首先我们要调用Looper的prepare方法，该方法中调用了Looper 的构造方法，生成了线程的MessageQueue。同时也调用了ThreadLocal的 set() 方法，为Thread 的 ThreadLocalMap 成员变量添加了一个key = mThreadLocal，value = Looper 的键值对，即将线程与Looper绑定。

class LooperThread extends Thread {
      public Handler mHandler;

      public void run() {
          Looper.prepare();   // 让线程绑定 Looper，同时生成线程的 MessageQueue

          mHandler = new Handler() {
              public void handleMessage(Message msg) {
                  // process incoming messages here
              }
          };

          Looper.loop(); // 处理消息队列中的消息
      }
  }

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

private Looper(boolean quitAllowed) { // 构造函数
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); // new 消息队列
    mThread = Thread.currentThread(); // 获得Looper所绑定的线程
}

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)); // ThreadLocal 能让每个线程都访问到自己的 Looper，往线程的ThreadLocalMap 中添加 value
}

关于ThreadLocal：每个线程内部都有一个自己的ThreadLocalMap，Map的key值为 ThreadLocal，value 为自己添加的值。ThreadLocal 能为每个线程添加自己的 Looper 到 Map 中，这样多个线程访问Looper就不会造成冲突。
在调用了Looper.prepare()方法之后，当前线程和Looper就进行了双向的绑定，这时候我们就可以调用Looper.loop()方法循环读取MessageQueen中的消息了。

Looper.java
public static void loop() { // 部分代码
    final Looper me = myLooper(); // 获取线程绑定的Looper
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue; // 获取构造函数中 new 出来的消息队列，即当前线程所关联的 MessageQueue

    for (;;) { // 不断循环
        Message msg = queue.next(); // might block,如果此时消息队列中有Message，那么next方法会立即返回该Message，如果此时消息队列中没有Message，那么next方法就会阻塞式地等待获取Message。
                                    // 具体如何阻塞？就是for 循环不断从MessageQueue 中获取消息
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return; 
        }
        try {
            msg.target.dispatchMessage(msg); // msg 的targe属性是Handler，让msg所关联的Handler，处理Message
        } 
        msg.recycleUnchecked();
    }
}

Handler

一个线程可以有多个 Handler，一个 Handler 只能对应一个线程。

Handler 主要用于向 MessageQueue 中传入 Message 以及处理 Message。
通过sendMessageXXX系列方法可以向消息队列中添加消息，
所有的sendMessageXXX方法和sendEmptyMessageXXX最终都调用了sendMessageAtTime方法。

Handler.java
public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue; // 当前线程对应的 MessageQueue
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); // 调用 Handler 的 enqueueMessage 方法
}

Handler.java
private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
        long uptimeMillis) {
    msg.target = this; // 将当前 handler 赋值给 Message.target，即将 Message 与 Handler 关联起来
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); // 调用 MessageQueue 的 enqueueMessage 方法,将 Message 放入消息队列中
}

再来看看post方法，会发现post方法在其内部又调用了对应的sendMessage方法。post依赖sendMessage，post方法可以通过sendMessage方法向消息队列中传入消息，只不过通过post方法向消息队列中传入的消息都携带有callback对象。

public final boolean post(@NonNull Runnable r) {
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m; // 返回一个带有callback的message
}

在Looper.loop() 中，Looper一直在不断的从消息队列中通过MessageQueue的next方法获取Message，然后通过代码msg.target.dispatchMessage(msg)让该msg所绑定的Handler（Message.target）执行dispatchMessage方法以实现对Message的处理。

final Callback mCallback; 

// 首先尝试让postXXX中传递的Runnable执行，其次尝试让Handler构造函数中传入的Callback的handleMessage方法处理，最后才是让Handler自身的handleMessage方法处理Message。
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {  
    if (msg.callback != null) { // 如果是 post 方法添加的消息，则msg.callback!=null
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {  // 如果 mCallback 在Handler构造函数中被初始化，则！= null
            if (mCallback.handleMessage(msg)) { // 调用 callback 的 handlerMessage 方法
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg); // 否则就调用重写的 handleMessage 方法
    }
}

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run(); // 调用 callback 的run方法处理信息
}

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