分析android源码,Android开发详解

Android Handler源码分析

Handler相信安卓开发者都很熟悉了，平常在开发的时候应用场景很多，但是Handler到底是如何发送消息和接收消息的呢，它内部到底做了些什么工作呢，本篇文章就Handler来分析它的源码流程

在Handler中有多个发送消息的方法，以下为几个例子：

第一个不用多说直接发送消息的，延迟时间是0

第二个发送带有延迟的消息，如果delayMillis 是负数则设置为0

第三个发送消息排在消息队列的头部，等待处理

从源码可以看出来第一个和第二个方法都是调用sendMessageAtTime方法，而sendMessageAtTime方法调用的是enqueueMessage方法，所以它们调用的都是enqueueMessage方法

走到这里我们看到这个msg.target 就是当前Handler，这里之所以这样写是为了后面用于消息分发的，这里的queue不会为空，我们来看queue到底在哪里实例的

在这里看到不仅MessageQueue在这里实例化并且Looper也是在这里实例化的，在这里有个疑问就是mQueue这样写会不会为空呢，带着这个疑问我们后面解答，我们先看Looper中的myLooper方法

发现是从ThreadLocal静态对象里面获取的Looper对象，再看下在哪里设置的呢

在这里我们看下ThreadLocal是怎么设置和获取的，找到set方法和get方法

在这里说明一下一个线程对应一个ThreadLocalMap 一个ThreadLocalMap 对应一个key和value值，key对应的是sThreadLocal，value对应的存储的Looper对象。接着在这里发现MessageQueue是在这里实例化的，这里有个prepare方法里面设置的，那到底在哪里调用的呢。熟悉Activity启动流程源码的童鞋都知道，最终Activity启动流程操作主要是在ActivityThread里面的，并且Android程序刚开始的入口是ActivityThread的main方法，所以我们查看main方法

我们看到在入口调用了Looper.prepareMainLooper方法，我们直接进入方法

在这里惊奇的发现调用了prepare方法，在下面判断中保证一个线程中只能有一个Looper对象，否则抛出异常。

走到这里做个总结：

从上面可以看出几乎所有的发送消息方法都会调用enqueueMessage方法，我们查看MessageQueue中的enqueueMessage方法

这个方法主要是用来存储消息队列的，并且通过时间进行有序排序，有了消息之后就通过nativeWake方法这个方法是底层实现的，这个方法是用通过JNI实现的，即在底层通过C实现的，底层在这里就不多说了，不是本篇主要内容。在上面我们在ActivityThread中main方法中调用了Looper.loop()方法，这样这个方法就被唤醒，接着我们查看此方法到底干了啥

这个方法是个无限循环方法等待获取可以处理分发msg消息的，我们重点来看MessageQueue.next()方法

这个方法很重要在这里主要是取出Message返回给Looper.loop()用做消息分发，现在来看Looper.loop()方法中调用的Handler dispatchMessage方法

在这里如果Message 设置了callback 的话，则直接调用 message.callback.run()方法，如果有设置Handler的callback，则也进行分发，如果都没有的话，那就直接调用handleMessage(Message msg)方法。

做个总结：

最后：

在这里多说几句为什么用链表结构的方式进行存储消息，而不用数组的方式呢，熟悉ArrayList源码的开发者都知道它里面其实就是以数组的方式进行存储数据的，而LinkedList是以节点的方式存储的，相当于二叉树结构的和链表结构类似，所以最终我们知道链接结构主要是增加删除效率高，而数组的方式则是查询的效率高

相关问答

Q1: Android源码解析RPC系列(一)---Binder原理

看了几天的Binder，决定有必要写一篇博客，记录一下学习成果，Binder是Android中比较综合的一块知识了，目前的理解只限于JAVA层。首先Binder是干嘛用的？不用说，跨进程通信全靠它，操作系统的不同进程之间，数据不共享，对于每个进程来说，它都天真地以为自己独享了整个系统，完全不知道其他进程的存在，进程之间需要通信需要某种系统机制才能完成，在Android整个系统架构中，采用了大量的C/S架构的思想，所以Binder的作用就显得非常重要了，但是这种机制为什么是Binder呢？在Linux中的RPC方式有管道，消息队列，共享内存等，消息队列和管道采用存储-转发方式，即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，然后再从内核缓存区拷贝到接收方缓存区，这样就有两次拷贝过程。共享内存不需要拷贝，但控制复杂，难以使用。Binder是个折中的方案，只需要拷贝一次就行了。其次Binder的安全性比较好，好在哪里，在下还不是很清楚，基于安全性和传输的效率考虑，选择了Binder。Binder的英文意思是粘结剂，Binder对象是一个可以跨进程引用的对象，它的实体位于一个进程中，这个进程一般是Server端，该对象提供了一套方法用以实现对服务的请求，而它的引用却遍布于系统的各个进程（Client端）之中，这样Client通过Binder的引用访问Server，所以说，Binder就像胶水一样，把系统各个进程粘结在一起了，废话确实有点多。

为了从而保障了系统的安全和稳定，整个系统被划分成内核空间和用户空间

内核空间：独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，有访问底层硬件设备的所有权限。

用户空间：相对与内核空间，上层运用程序所运行的空间就是用户空间，用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用。一个4G的虚拟地址空间，其中3G是用户空间，剩余的1G是内核空间。如果一个用户空间想与另外一个用户空间进行通信，就需要内核模块支持，这个运行在内核空间的，负责各个用户进程通过Binder通信的内核模块叫做Binder驱动，虽然叫做Binder驱动，但是和硬件并没有什么关系，只是实现方式和设备驱动程序是一样的，提供了一些标准文件操作。

在写AIDL的时候，一般情况下，我们有两个进程，一个作为Server端提供某种服务，然后另外一个进程作为Client端,连接Server端之后，就 可以使用Server里面定义的服务。这种思想是一种典型的C/S的思想。值得注意的是Android系统中的Binder自身也是C/S的架构，也有Server端与Client端。一个大的C/S架构中，也有一个小的C/S架构。

先笼统的说一下，在整个Binder框架中，由系列组件组成，分别是Client、Server、ServiceManager和Binder驱动程序，其中Client、Server和ServiceManager运行在用户空间，Binder驱动程序运行内核空间。运行在用户空间中的Client、Server和ServiceManager，是在三个不同进程中的，Server进程中中定义了服务提供给Client进程使用，并且Server中有一个Binder实体，但是Server中定义的服务并不能直接被Client使用，它需要向ServiceManager注册，然后Client要用服务的时候，直接向ServiceManager要，ServiceManager返回一个Binder的替身（引用）给Client，这样Client就可以调用Server中的服务了。

场景 ：进程A要调用进程B里面的一个draw方法处理图片。

分析 ：在这种场景下，进程A作为Client端，进程B做为Server端，但是A/B不在同一个进程中，怎么来调用B进程的draw方法呢，首先进程B作为Server端创建了Binder实体，为其取一个字符形式，可读易记的名字，并将这个Binder连同名字以数据包的形式通过Binder驱动发送给ServiceManager，也就是向ServiceManager注册的过程，告诉ServiceManager，我是进程B，拥有图像处理的功能，ServiceManager从数据包中取出名字和引用以一个注册表的形式保留了Server进程的注册信息。为什么是以数据包的形式呢，因为这是两个进程，直接传递对象是不行滴，只能是一些描述信息。现在Client端进程A联系ServiceManager，说现在我需要进程B中图像处理的功能，ServiceManager从注册表中查到了这个Binder实体，但是呢，它并不是直接把这个Binder实体直接给Client,而是给了一个Binder实体的代理，或者说是引用，Client通过Binder的引用访问Server。分析到现在，有个关键的问题需要说一下，ServiceManager是一个进程，Server是另一个进程，Server向ServiceManager注册Binder必然会涉及进程间通信。当前实现的是进程间通信却又要用到进程间通信，这就好象蛋可以孵出鸡前提却是要找只鸡来孵蛋，确实是这样的，ServiceManager中预先有了一个自己的Binder对象（实体），就是那只鸡，然后Server有个Binder对象的引用，就是那个蛋，Server需要通过这个Binder的引用来实现Binder的注册。鸡就一只，蛋有很多，ServiceManager进程的Binder对象（实体）仅有一个，其他进程所拥有的全部都是它的代理。同样一个Server端Binder实体也应该只有一个，对应所有Client端全部都是它的代理。

我们再次理解一下Binder是什么？在Binder通信模型的四个角色里面；他们的代表都是“Binder”，一个Binder对象就代表了所有，包括了Server，Client,ServiceManager,这样，对于Binder通信的使用者而言，不用关心实现的细节。对Server来说，Binder指的是Binder实体，或者说是本地对象，对于Client来说，Binder指的是Binder代理对象，也就是Binder的引用。对于Binder驱动而言，在Binder对象进行跨进程传递的时候，Binder驱动会自动完成这两种类型的转换。

简单的总结一下，通过上面一大段的分析，一个Server在使用的时候需要经历三个阶段

1、定义一个AIDL文件

Game.aidl

GameManager .aidl

2、定义远端服务Service

在远程服务中的onBind方法，实现AIDL接口的具体方法，并且返回Binder对象

3、本地创建连接对象

以上就是一个远端服务的一般套路，如果是在两个进程中，就可以进程通信了，现在我们分析一下，这个通信的流程。重点是GameManager这个编译生成的类。

从类的关系来看，首先接口GameManager 继承 IInterface ，IInterface是一个接口，在GameManager内部有一个内部类Stub，Stub继承了Binder，（Binder实现了IBinder），并且实现了GameManager接口，在Stub中还有一个内部类Proxy，Proxy也实现了GameManager接口，一个整体的结构是这样的

现在的问题是，Stub是什么？Proxy又是什么？在上面说了在Binder通信模型的四个角色里面；他们的代表都是“Binder”，一个Binder对象就代表了所有，包括了Server，Clinet，ServiceManager，为了两个进程的通信，系统给予的内核支持是Binder,在抽象一点的说,Binder是系统开辟的一块内存空间，两个进程往这块空间里面读写数据就行了，Stub从Binder中读数据，Proxy向Binder中写数据,达到进程间通信的目的。首先我们分析Stub。

Stub 类继承了Binder ，说明了Stub有了跨进程传输的能力，实现了GameManager接口，说明它有了根据游戏ID查询一个游戏的能力。我们在bind一个Service之后，在onServiceConnecttion的回调里面，就是通过asInterface方法拿到一个远程的service的。

asInterface调用queryLocalInterface。

mDescriptor，mOwner其实是Binder的成员变量，Stub继承了Binder，在构造函数的时候，对着两个变量赋的值。

如果客户端和服务端是在一个进程中，那么其实queryLocalInterface获取的就是Stub对象，如果不在一个进程queryLocalInterface查询的对象肯定为null，因为不同进程有不同虚拟机，肯定查不到mOwner对象的，所以这时候其实是返回的Proxy对象了。拿到Stub对象后，通常在onServiceConnected中，就把这个对象转换成我们多定义AIDL接口。

比如我们这里会转换成GameManager，有了GameManager对象，就可以调用后querryGameById方法了。如果是一个进程，那直接调用的是自己的querryGameById方法，如果不是一个进程，那调用了就是代理的querryGameById方法了。

看到其中关键的一行是

mRemote就是一个IBinder对象，相对于Stub，Proxy 是组合关系（HAS-A），内部有一个IBinder对象mRemote，Stub是继承关系(IS-A)，直接实现了IBinder接口。

transact是个native方法，最终还会回掉JAVA层的onTransact方法。

onTransact根据调用号（每个AIDL函数都有一个编号，在跨进程的时候，不会传递函数，而是传递编号指明调用哪个函数）调用相关函数；在这个例子里面，调用了Binder本地对象的querryGameById方法；这个方法将结果返回给驱动，驱动唤醒挂起的Client进程里面的线程并将结果返回。于是一次跨进程调用就完成了。

***Please accept mybest wishes for your happiness and success ! ***

Q2: [Android源码分析] － 异步通信Handler机制

一、问题：在Android启动后会在新进程里创建一个主线程，也叫UI线程（ 非线程安全 ）这个线程主要负责监听屏幕点击事件与界面绘制。当Application需要进行耗时操作如网络请求等，如直接在主线程进行容易发生ANR错误。所以会创建子线程来执行耗时任务，当子线程执行完毕需要通知UI线程并修改界面时，不可以直接在子线程修改UI，怎么办？

解决方法：Message Queue机制可以实现子线程与UI线程的通信。

该机制包括Handler、Message Queue、Looper。Handler可以把消息/ Runnable对象 发给Looper，由它把消息放入所属线程的消息队列中，然后Looper又会自动把消息队列里的消息/Runnable对象 广播 到所属线程里的Handler，由Handler处理接收到的消息或Runnable对象。

1、Handler

每次创建Handler对象时，它会自动绑定到创建它的线程上。如果是主线程则默认包含一个Message Queue，否则需要自己创建一个消息队列来存储。

Handler是多个线程通信的信使。比如在线程A中创建AHandler，给它绑定一个ALooper，同时创建属于A的消息队列AMessageQueue。然后在线程B中使用AHandler发送消息给ALooper，ALooper会把消息存入到AMessageQueue，然后再把AMessageQueue广播给A线程里的AHandler，它接收到消息会进行处理。从而实现通信。

2、Message Queue

在主线程里默认包含了一个消息队列不需要手动创建。在子线程里，使用Looper.prepare()方法后，会先检查子线程是否已有一个looper对象，如果有则无法创建，因为每个线程只能拥有一个消息队列。没有的话就为子线程创建一个消息队列。

Handler类包含Looper指针和MessageQueue指针，而Looper里包含实际MessageQueue与当前线程指针。

下面分别就UI线程和worker线程讲解handler创建过程：

首先，创建handler时，会自动检查当前线程是否包含looper对象，如果包含，则将handler内的消息队列指向looper内部的消息队列，否则，抛出异常请求执行looper.prepare()方法。

 － 在 UI线程 中，系统自动创建了Looper 对象，所以，直接new一个handler即可使用该机制；

－ 在 worker线程 中，如果直接创建handler会抛出运行时异常－即通过查‘线程－value’映射表发现当前线程无looper对象。所以需要先调用Looper.prepare()方法。在prepare方法里，利用ThreadLocalLooper对象为当前线程创建一个Looper（利用了一个Values类，即一个Map映射表，专为thread存储value，此处为当前thread存储一个looper对象）。然后继续创建handler， 让handler内部的消息队列指向该looper的消息队列（这个很重要，让handler指向looper里的消息队列，即二者共享同一个消息队列，然后handler向这个消息队列发送消息，looper从这个消息队列获取消息） 。然后looper循环消息队列即可。当获取到message消息，会找出message对象里的target，即原始发送handler，从而回调handler的handleMessage() 方法进行处理。

 － handler与looper共享消息队列 ，所以handler发送消息只要入列，looper直接取消息即可。

 － 线程与looper映射表 ：一个线程最多可以映射一个looper对象。通过查表可知当前线程是否包含looper，如果已经包含则不再创建新looper。

5、基于这样的机制是怎样实现线程隔离的，即在线程中通信呢。 

核心在于 每一个线程拥有自己的handler、message queue、looper体系 。而 每个线程的Handler是公开 的。B线程可以调用A线程的handler发送消息到A的共享消息队列去，然后A的looper会自动从共享消息队列取出消息进行处理。反之一样。

二、上面是基于子线程中利用主线程提供的Handler发送消息出去，然后主线程的Looper从消息队列中获取并处理。那么还有另外两种情况：

1、主线程发送消息到子线程中；

采用的方法和前面类似。要在子线程中实例化AHandler并设定处理消息的方法，同时由于子线程没有消息队列和Looper的轮询，所以要加上Looper.prepare(),Looper.loop()分别创建消息队列和开启轮询。然后在主线程中使用该AHandler去发送消息即可。

2、子线程A与子线程B之间的通信。

1、 Handler为什么能够实现不同线程的通信？核心点在哪？

不同线程之间，每个线程拥有自己的Handler、消息队列和Looper。Handler是公共的，线程可以通过使用目标线程的Handler对象来发送消息，这个消息会自动发送到所属线程的消息队列中去，线程自带的Looper对象会不断循环从里面取出消息并把消息发送给Handler，回调自身Handler的handlerMessage方法，从而实现了消息的线程间传递。

2、 Handler的核心是一种事件激活式（类似传递一个中断）的还是主要是用于传递大量数据的？重点在Message的内容，偏向于数据传输还是事件传输。

目前的理解，它所依赖的是消息队列，发送的自然是消息，即类似事件中断。

0、 Android消息处理机制(Handler、Looper、MessageQueue与Message)

1、 Handler、Looper源码阅读

2、 Android异步消息处理机制完全解析，带你从源码的角度彻底理解

谢谢！

wingjay