Android应用程序消息处理机制（Looper、Handler）分析（5）
2011-09-29 00:58
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ActivityThread类的这个mH成员变量是什么时候创建的呢？我们前面在分析应用程序的消息循环时，说到当应用程序进程启动之后，就会加载ActivityThread类的main函数里面，在这个main函数里面，在通过Looper类进入消息循环之前，会在当前进程中创建一个ActivityThread实例：
public final class ActivityThread {
......
public static final void main(String[] args) {
......
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
......
}
}
在创建这个实例的时候，就会同时创建其成员变量mH了：
public final class ActivityThread {
......
final H mH = new H();
......
}
前面说过，H类继承于Handler类，因此，当创建这个H对象时，会调用Handler类的构造函数，这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中：
public class Handler {
......
public Handler() {
......
mLooper = Looper.myLooper();
......
mQueue = mLooper.mQueue;
......
}
final MessageQueue mQueue;
final Looper mLooper;
......
}
在Hanlder类的构造函数中，主要就是初始成员变量mLooper和mQueue了。这里的myLooper是Looper类的静态成员函数，通过它来获得一个Looper对象，这个Looper对象就是前面我们在分析消息循环时，在ActivityThread类的main函数中通过Looper.prepareMainLooper函数创建的。Looper.myLooper函数实现在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java文件中：
public class Looper {
......
public static final Looper myLooper() {
return (Looper)sThreadLocal.get();
}
......
}
有了这个Looper对象后，就可以通过Looper.mQueue来访问应用程序的消息队列了。
有了这个Handler对象mH后，就可以通过它来往应用程序的消息队列中加入新的消息了。回到前面的queueOrSendMessage函数中，当它准备好了一个Message对象msg后，就开始调用mH.sendMessage函数来发送消息了，这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中：
public class Handler {
......
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
{
boolean sent = false;
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue != null) {
msg.target = this;
sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
else {
......
}
return sent;
}
......
}
在发送消息时，是可以指定消息的处理时间的，但是通过sendMessage函数发送的消息的处理时间默认就为当前时间，即表示要马上处理，因此，从sendMessage函数中调用sendMessageDelayed函数，传入的时间参数为0，表示这个消息不要延时处理，而在sendMessageDelayed函数中，则会先获得当前时间，然后加上消息要延时处理的时间，即得到这个处理这个消息的绝对时间，然后调用sendMessageAtTime函数来把消息加入到应用程序的消息队列中去。
在sendMessageAtTime函数，首先得到应用程序的消息队列mQueue，这是在Handler对象构造时初始化好的，前面已经分析过了，接着设置这个消息的目标对象target，即这个消息最终是由谁来处理的：
这里将它赋值为this，即表示这个消息最终由这个Handler对象来处理，即由ActivityThread对象的mH成员变量来处理。
函数最后调用queue.enqueueMessage来把这个消息加入到应用程序的消息队列中去，这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java文件中：
public class MessageQueue {
......
final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
......
final boolean needWake;
synchronized (this) {
......
msg.when = when;
//Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);
Message p = mMessages;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; // new head, might need to wake up
} else {
Message prev = null;
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
msg.next = prev.next;
prev.next = msg;
needWake = false; // still waiting on head, no need to wake up
}
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
return true;
}
......
}
把消息加入到消息队列时，分两种情况，一种当前消息队列为空时，这时候应用程序的主线程一般就是处于空闲等待状态了，这时候就要唤醒它，另一种情况是应用程序的消息队列不为空，这时候就不需要唤醒应用程序的主线程了，因为这时候它一定是在忙着处于消息队列中的消息，因此不会处于空闲等待的状态。
第一种情况比较简单，只要把消息放在消息队列头就可以了：
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; // new head, might need to wake up
第二种情况相对就比较复杂一些了，前面我们说过，当往消息队列中发送消息时，是可以指定消息的处理时间的，而消息队列中的消息，就是按照这个时间从小到大来排序的，因此，当把新的消息加入到消息队列时，就要根据它的处理时间来找到合适的位置，然后再放进消息队列中去：
Message prev = null;
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
msg.next = prev.next;
prev.next = msg;
needWake = false; // still waiting on head, no need to wake up
把消息加入到消息队列去后，如果应用程序的主线程正处于空闲等待状态，就需要调用natvieWake函数来唤醒它了，这是一个JNI方法，定义在frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp文件中：
static void android_os_MessageQueue_nativeWake(JNIEnv* env, jobject obj, jint ptr) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast<NativeMessageQueue*>(ptr);
return nativeMessageQueue->wake();
}
这个JNI层的NativeMessageQueue对象我们在前面分析消息循环的时候创建好的，保存在Java层的MessageQueue对象的mPtr成员变量中，这里把它取回来之后，就调用它的wake函数来唤醒应用程序的主线程，这个函数也是定义在frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp文件中：
void NativeMessageQueue::wake() {
mLooper->wake();
}
这里它又通过成员变量mLooper的wake函数来执行操作，这里的mLooper成员变量是一个C++层实现的Looper对象，它定义在frameworks/base/libs/utils/Looper.cpp文件中：
void Looper::wake() {
......
ssize_t nWrite;
do {
nWrite = write(mWakeWritePipeFd, "W", 1);
} while (nWrite == -1 && errno == EINTR);
.......
}
这个wake函数很简单，只是通过打开文件描述符mWakeWritePipeFd往管道的写入一个"W"字符串。其实，往管道写入什么内容并不重要，往管道写入内容的目的是为了唤醒应用程序的主线程。前面我们在分析应用程序的消息循环时说到，当应用程序的消息队列中没有消息处理时，应用程序的主线程就会进入空闲等待状态，而这个空闲等待状态就是通过调用这个Looper类的pollInner函数来进入的，具体就是在pollInner函数中调用epoll_wait函数来等待管道中有内容可读的。
这时候既然管道中有内容可读了，应用程序的主线程就会从这里的Looper类的pollInner函数返回到JNI层的nativePollOnce函数，最后返回到Java层中的MessageQueue.next函数中去，这里它就会发现消息队列中有新的消息需要处理了，于就会处理这个消息。
public final class ActivityThread {
......
public static final void main(String[] args) {
......
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
......
}
}
在创建这个实例的时候，就会同时创建其成员变量mH了：
public final class ActivityThread {
......
final H mH = new H();
......
}
前面说过，H类继承于Handler类，因此，当创建这个H对象时，会调用Handler类的构造函数，这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中：
public class Handler {
......
public Handler() {
......
mLooper = Looper.myLooper();
......
mQueue = mLooper.mQueue;
......
}
final MessageQueue mQueue;
final Looper mLooper;
......
}
在Hanlder类的构造函数中，主要就是初始成员变量mLooper和mQueue了。这里的myLooper是Looper类的静态成员函数，通过它来获得一个Looper对象，这个Looper对象就是前面我们在分析消息循环时，在ActivityThread类的main函数中通过Looper.prepareMainLooper函数创建的。Looper.myLooper函数实现在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java文件中：
public class Looper {
......
public static final Looper myLooper() {
return (Looper)sThreadLocal.get();
}
......
}
有了这个Looper对象后，就可以通过Looper.mQueue来访问应用程序的消息队列了。
有了这个Handler对象mH后，就可以通过它来往应用程序的消息队列中加入新的消息了。回到前面的queueOrSendMessage函数中，当它准备好了一个Message对象msg后，就开始调用mH.sendMessage函数来发送消息了，这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中：
public class Handler {
......
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
{
boolean sent = false;
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue != null) {
msg.target = this;
sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
else {
......
}
return sent;
}
......
}
在发送消息时，是可以指定消息的处理时间的，但是通过sendMessage函数发送的消息的处理时间默认就为当前时间，即表示要马上处理，因此，从sendMessage函数中调用sendMessageDelayed函数，传入的时间参数为0，表示这个消息不要延时处理，而在sendMessageDelayed函数中，则会先获得当前时间，然后加上消息要延时处理的时间，即得到这个处理这个消息的绝对时间，然后调用sendMessageAtTime函数来把消息加入到应用程序的消息队列中去。
在sendMessageAtTime函数，首先得到应用程序的消息队列mQueue，这是在Handler对象构造时初始化好的，前面已经分析过了，接着设置这个消息的目标对象target，即这个消息最终是由谁来处理的：
msg.target = this;
这里将它赋值为this，即表示这个消息最终由这个Handler对象来处理，即由ActivityThread对象的mH成员变量来处理。
函数最后调用queue.enqueueMessage来把这个消息加入到应用程序的消息队列中去，这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java文件中：
public class MessageQueue {
......
final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
......
final boolean needWake;
synchronized (this) {
......
msg.when = when;
//Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);
Message p = mMessages;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; // new head, might need to wake up
} else {
Message prev = null;
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
msg.next = prev.next;
prev.next = msg;
needWake = false; // still waiting on head, no need to wake up
}
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
return true;
}
......
}
把消息加入到消息队列时，分两种情况，一种当前消息队列为空时，这时候应用程序的主线程一般就是处于空闲等待状态了，这时候就要唤醒它，另一种情况是应用程序的消息队列不为空，这时候就不需要唤醒应用程序的主线程了，因为这时候它一定是在忙着处于消息队列中的消息，因此不会处于空闲等待的状态。
第一种情况比较简单，只要把消息放在消息队列头就可以了：
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; // new head, might need to wake up
第二种情况相对就比较复杂一些了，前面我们说过，当往消息队列中发送消息时，是可以指定消息的处理时间的，而消息队列中的消息，就是按照这个时间从小到大来排序的，因此，当把新的消息加入到消息队列时，就要根据它的处理时间来找到合适的位置，然后再放进消息队列中去：
Message prev = null;
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
msg.next = prev.next;
prev.next = msg;
needWake = false; // still waiting on head, no need to wake up
把消息加入到消息队列去后，如果应用程序的主线程正处于空闲等待状态，就需要调用natvieWake函数来唤醒它了，这是一个JNI方法，定义在frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp文件中：
static void android_os_MessageQueue_nativeWake(JNIEnv* env, jobject obj, jint ptr) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast<NativeMessageQueue*>(ptr);
return nativeMessageQueue->wake();
}
这个JNI层的NativeMessageQueue对象我们在前面分析消息循环的时候创建好的，保存在Java层的MessageQueue对象的mPtr成员变量中，这里把它取回来之后，就调用它的wake函数来唤醒应用程序的主线程，这个函数也是定义在frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp文件中：
void NativeMessageQueue::wake() {
mLooper->wake();
}
这里它又通过成员变量mLooper的wake函数来执行操作，这里的mLooper成员变量是一个C++层实现的Looper对象，它定义在frameworks/base/libs/utils/Looper.cpp文件中：
void Looper::wake() {
......
ssize_t nWrite;
do {
nWrite = write(mWakeWritePipeFd, "W", 1);
} while (nWrite == -1 && errno == EINTR);
.......
}
这个wake函数很简单，只是通过打开文件描述符mWakeWritePipeFd往管道的写入一个"W"字符串。其实，往管道写入什么内容并不重要，往管道写入内容的目的是为了唤醒应用程序的主线程。前面我们在分析应用程序的消息循环时说到，当应用程序的消息队列中没有消息处理时，应用程序的主线程就会进入空闲等待状态，而这个空闲等待状态就是通过调用这个Looper类的pollInner函数来进入的，具体就是在pollInner函数中调用epoll_wait函数来等待管道中有内容可读的。
这时候既然管道中有内容可读了，应用程序的主线程就会从这里的Looper类的pollInner函数返回到JNI层的nativePollOnce函数，最后返回到Java层中的MessageQueue.next函数中去，这里它就会发现消息队列中有新的消息需要处理了，于就会处理这个消息。
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