【Android】App通信基础架构相关类源码解析

应用通信基础架构相关类源码解析

这里主要对Android App开发时，常用到的一些通信基础类进行一下源码的简单分析，包括：

• Handler：处理器，与某个Looper（一个线程对应一个Looper）进行关联。用于接收消息，并在关联的Looper，处理消息。
• Looper：驱动器，驱动基于事件的消息系统（通信架构的核心）其实现在Native层，基于epoll机制（感兴趣的可自行了解）。
• Runnable: 表示“可执行的代码”，本质是Interface，规定了Run这个接口。
• MessageQueue: 消息队列，提供了入队、出队等操作。一个线程，只能有一个MessageQueue。
• Thread: 线程类，封装了线程相关操作。

基于Android12代码。

类图：

Handler

常见用法

private Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
		// 处理消息
    }
};

private void sendMessage() {
    // 发送消息
    Message msg = mHandler.obtainMessage();
	// 填充msg
    mHandler.sendMessage(msg);
}

private void postRunnable() {
	// 告知Handler一段可执行的代码（Runnable）
    mHandler.post(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // do something
        }
    });
}

通过上述代码中，可以看出。创建Handler时需要绑定Looper，也就是绑定到运行的线程上。如过不指定looper，使用创建handler时所在线程的Looper。
源码定义在 frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java

public Handler() {
    this(null, false);
}

public Handler(@NonNull Looper looper) {
    this(looper, null, false);
}

public Handler(@Nullable Callback callback, boolean async) {
    if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
        final Class<? extends Handler> klass = getClass();
        if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
            Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                klass.getCanonicalName());
        }
    }

	// 获取当前线程对应的Looper
    mLooper = Looper.myLooper();
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
                    + " that has not called Looper.prepare()");
    }
    // 使用Looper中的MessageQueue
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

@UnsupportedAppUsage
public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback, boolean async) {
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

调用Handler的sendMessage，到Handler处理(handleMessage)这个Message。Handler会将这个Message，入队到绑定的Looper的MessageQueue(消息队列中)。

public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
	 // 没有延时 
     return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
    if (delayMillis < 0) {
        delayMillis = 0;
    }
    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    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);
}

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
        long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    // 记录一下UID
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    // 消息入队MessageQueue
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

Looper从MessageQueue中依次取出Message，并告知Handler的handleMessage处理消息（想要看懂looper，涉及到其Native实现，这里不分析，可自行了解）

Looper

Looper类基于epoll机制，提供了一套事件驱动机制。Java层的实现在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java，该类中的sMainLooper变量存储了 主线程（或者叫UI线程）对应的Looper，可以通过getMainLooper取得。

public final class Looper {
    private static final String TAG = "Looper";

    // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
    @UnsupportedAppUsage
    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
    @UnsupportedAppUsage
    private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class
    // 省略
    public static Looper getMainLooper() {
       synchronized (Looper.class) {
           return sMainLooper;
       }
   }
}

常见的用法，比如在自定义的线程中。

public class MyThread extends Thread {  
  
    private Handler mHandler;  
  
    @Override  
    public void run() {  
        Looper.prepare(); // 准备Looper  
  
        mHandler = new Handler() {  
            @Override  
            public void handleMessage(Message msg) {  
                // 处理消息  
                }  
            }  
        };  
  
        Looper.loop(); // 开始循环，等待消息  
    }
}

Looper的实现这里就不分析了，路径在**/frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java**，可自行了解(建议先掌握epoll)

Thread

Android Thread类提供线程功能，其定义在 libcore/ojluni/src/main/java/java/lang/Thread.java

public
class Thread implements Runnable {
   public Thread() {
        init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }
}

调用start方法，可以启动线程，比如上面定义的MyThread类。

MyThread thr = new MyThread();
thr.start();

其提供了一些方法，用于控制线程，比如

• sleep: 让线程等待一段时间
• jion：等待线程退出（或者叫执行完成）
• interrupt：打断线程。

注意：Thread和Looper是两个事情，其关系是一对一。 Thread就是常规意义上的线程，程序代码最小的运行单位（先不考虑协程），Looper是一套基于消息(事件)的驱动机制。

Runnable是一个接口类，规定了Run这个方法。MessageQueue是一个消息队列。这个类功能比较单一。其源码路径如下，感兴趣的可自行了解。

• /frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java
• /libcore/ojluni/src/main/java/java/lang/Runnable.java

再贴一遍类图，加深理解。