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Android消息处理惩罚机制(Handler、Looper、MessageQueue与Message)

 Android是消息驱动的,实现消息驱动有几个要素:

(1)消息的默示:Message
2消息队列:MessageQueue
3消息轮回,用于轮回取出消息进行处理惩罚:Looper
4消息处理惩罚,消息轮回从消息队列中取出消息后要对消息进行处理惩罚:Handler

  日常平凡我们最常应用的就是Message与Handler了,若是应用过HandlerThread或者本身实现类似HandlerThread的器材可能还会接触到Looper,而MessageQueue是Looper内部应用的,对于标准的SDK,我们是无法实例化并应用的(机关函数是包可见性)。
  我们日常平凡接触到的Looper、Message、Handler都是用JAVA实现的,Android做为基于Linux的体系,底层用C、C++实现的,并且还有NDK的存在,消息驱动的模型怎么可能只存在于JAVA层,实际上,在Native层存在与Java层对应的类如Looper、MessageQueue等。
 初始化消息队列
  起首来看一下若是一个线程想实现消息轮回应当怎么做,以HandlerThread为例:

publicvoidrun() {
mTid=Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized(this) {
mLooper=Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid= -1;


  主如果红色标明的两句,起首调用prepare初始化MessageQueue与Looper,然后调用loop进入消息轮回。先看一下Looper.prepare。

publicstaticvoidprepare() {
prepare(true);
}

privatestaticvoidprepare(booleanquitAllowed) {
if(sThreadLocal.get() !=null) {
thrownewRuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(newLooper(quitAllowed));
}

  重载函数,quitAllowed默认为true,从名字可以看出来就是消息轮回是否可以退出,默认是可退出的,Main线程(UI线程)初始化消息轮回时会调用prepareMainLooper,传进去的是false。应用了ThreadLocal,每个线程可以初始化一个Looper。
  再来看一下Looper在初始化时都做了什么:


privateLooper(booleanquitAllowed) {
mQueue=newMessageQueue(quitAllowed);
mRun=true;
mThread=Thread.currentThread();
}

MessageQueue(booleanquitAllowed) {
mQuitAllowed=quitAllowed;
nativeInit();


  在Looper初始化时,新建了一个MessageQueue的对象保存了在成员mQueue中。MessageQueue的机关函数是包可见性,所以我们是无法直接应用的,在MessageQueue初始化的时辰调用了nativeInit,这是一个Native办法:

staticvoidandroid_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv*env, jobject obj) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue =newNativeMessageQueue();
if(!nativeMessageQueue) {
jniThrowRuntimeException(env,"Unable to allocate native queue");
return;
}

nativeMessageQueue->incStrong(env);
android_os_MessageQueue_setNativeMessageQueue(env, obj, nativeMessageQueue);
}

staticvoidandroid_os_MessageQueue_setNativeMessageQueue(JNIEnv*env, jobject messageQueueObj,
NativeMessageQueue*nativeMessageQueue) {
env->SetIntField(messageQueueObj, gMessageQueueClassInfo.mPtr,
reinterpret_cast<jint>(nativeMessageQueue));
}

  在nativeInit中,new了一个Native层的MessageQueue的对象,并将其地址保存在了Java层MessageQueue的成员mPtr中,Android中有很多多少如许的实现,一个类在Java层与Native层都有实现,经由过程JNI的GetFieldID与SetIntField把Native层的类的实例地址保存到Java层类的实例的mPtr成员中,比如Parcel。
  再看NativeMessageQueue的实现:


NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() : mInCallback(false), mExceptionObj(NULL) {
mLooper=Looper::getForThread();
if(mLooper ==NULL) {
mLooper=newLooper(false);
Looper::setForThread(mLooper);
}
}

  在NativeMessageQueue的机关函数中获得了一个Native层的Looper对象,Native层的Looper也应用了线程本地存储,重视new Looper时传入了参数false。


Looper::Looper(boolallowNonCallbacks) :
mAllowNonCallbacks(allowNonCallbacks), mSendingMessage(false),
mResponseIndex(0), mNextMessageUptime(LLONG_MAX) {
intwakeFds[2];
int result =pipe(wakeFds);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(result!=0,"Could not create wake pipe.  errno=%d", errno);

mWakeReadPipeFd= wakeFds[0];
mWakeWritePipeFd = wakeFds[1];

result=fcntl(mWakeReadPipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(result!=0,"Could not make wake read pipe non-blocking.  errno=%d",
errno);

result=fcntl(mWakeWritePipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(result!=0,"Could not make wake write pipe non-blocking.  errno=%d",
errno);

//Allocate the epoll instance and register the wake pipe.
mEpollFd =epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mEpollFd<0,"Could not create epoll instance.  errno=%d", errno);

structepoll_event eventItem;
memset(& eventItem,0,sizeof(epoll_event));//zero out unused members of data field union
eventItem.events =EPOLLIN;
eventItem.data.fd=mWakeReadPipeFd;
result= epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, &eventItem);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(result!=0,"Could not add wake read pipe to epoll instance.  errno=%d",
errno);
}

  Native层的Looper应用了epoll。初始化了一个管道,用mWakeWritePipeFd与mWakeReadPipeFd分别保存了管道的写端与读端,并了读端的EPOLLIN事务。重视下初始化列表的值,mAllowNonCallbacks的值为false。
  mAllowNonCallback是做什么的?应用epoll仅为了mWakeReadPipeFd的事务?其实Native Looper不仅可以这一个描述符,Looper还供给了addFd办法:


intaddFd(intfd,intident,intevents, ALooper_callbackFunc callback,void*data);
intaddFd(intfd,intident,intevents,constsp<LooperCallback>& callback,void* data);

  fd默示要的描述符。ident默示要的事务的标识,值必须>=0或者为ALOOPER_POLL_BACK(-2),event默示要的事务,callback是事务产生时的回调函数,mAllowNonCallbacks的感化就在于此,当mAllowNonCallbacks为true时容许callback为NULL,在pollOnce中ident作为成果返回,不然不容许callback为空,当callback不为NULL时,ident的值会被忽视。还是直接看代码便利懂得:


intLooper::addFd(intfd,intident,intevents,constsp<LooperCallback>& callback,void*data) {
#ifDEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ addFd - fd=%d, ident=%d, events=0 x%x, callback=%p, data=http://www.mamicode.com/%p",this, fd, ident,
events, callback.get(), data);
#endif
if(!callback.get()) {
if(!mAllowNonCallbacks) {
ALOGE("Invalid attempt to set NULL callback but not allowed for this looper.");
return-1;
}
if(ident <0) {
ALOGE("Invalid attempt to set NULL callback with ident < 0.");
return-1;
}
}else{
ident=ALOOPER_POLL_CALLBACK;
}

intepollEvents =0;
if(events & ALOOPER_EVENT_INPUT) epollEvents |=EPOLLIN;
if(events & ALOOPER_EVENT_OUTPUT) epollEvents |=EPOLLOUT;

{//acquire lock
AutoMutex _l(mLock);

Request request;
request.fd=fd;
request.ident=ident;
request.callback=callback;
request.data=http://www.mamicode.com/data;

structepoll_event eventItem;
memset(& eventItem,0,sizeof(epoll_event));//zero out unused members of data field union
eventItem.events =epollEvents;
eventItem.data.fd=fd;

ssize_t requestIndex=mRequests.indexOfKey(fd);
if(requestIndex <0) {
intepollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &eventItem);
if(epollResult <0) {
ALOGE("Error adding epoll events for fd %d, errno=%d", fd, errno);
return-1;
}
mRequests.add(fd, request);
}else{
intepollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &eventItem);
if(epollResult <0) {
ALOGE("Error modifying epoll events for fd %d, errno=%d", fd, errno);
return-1;
}
mRequests.replaceValueAt(requestIndex, request);
}
}//release lock
return1;
}

  若是callback为空会搜检mAllowNonCallbacks看是否容许callback为空,若是容许callback为空还会检测ident是否>=0。若是callback不为空会把ident的值赋值为ALOOPER_POLL_CALLBACK,不管传进来的是什么值。
  接下来把传进来的参数值封装到一个Request布局体中,并以描述符为键保存到一个KeyedVector mRequests中,然后经由过程epoll_ctl添加或调换(若是这个描述符之前有调用addFD添加)对这个描述符事务的。
  类图:
  
发送消息
  经由过程Looper.prepare初始化好消息队列后就可以调用Looper.loop进入消息轮回了,然后我们就可以向消息队列发送消息,消息轮回就会取出消息进行处理惩罚,在看消息处理惩罚之前,先看一下消息是怎么被添加到消息队列的。
  在Java层,Message类默示一个消息对象,要发送消息起首就要先获得一个消息对象,Message类的机关函数是public的,然则不建议直接new Message,Message内部保存了一个缓存的消息池,我们可以用obtain从缓存池获得一个消息,Message应用完后体系会调用recycle收受接管,若是本身new很多Message,每次应用完后体系放入缓存池,会占用很多内存的,如下所示:


publicstaticMessage obtain() {
synchronized(sPoolSync) {
if(sPool !=null) {
Message m=sPool;
sPool=m.next;
m.next=null;
sPoolSize--;
returnm;
}
}
returnnewMessage();
}

publicvoidrecycle() {
clearForRecycle();

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

  Message内部经由过程next成员实现了一个链表,如许sPool就了为了一个Messages的缓存链表。
  消息对象获取到了怎么发送呢,大师都知道是经由过程Handler的post、sendMessage等办法,其实这些办法终极都是调用的同一个办法sendMessageAtTime:


publicbooleansendMessageAtTime(Message msg,longuptimeMillis) {
MessageQueue queue=mQueue;
if(queue ==null) {
RuntimeException e=newRuntimeException(
this+ " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
returnfalse;
}
returnenqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);


  sendMessageAtTime获取到消息队列然后调用enqueueMessage办法,消息队列mQueue是从与Handler接洽关系的Looper获得的。


privatebooleanenqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg,longuptimeMillis) {
msg.target=this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
returnqueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

  enqueueMessage将message的target设置为当前的handler,然后调用MessageQueue的enqueueMessage,在调用queue.enqueueMessage之前断定了mAsynchronous,从名字看是异步消息的意思,要熟悉打听Asynchronous的感化,须要先懂得一个概念Barrier。
Barrier与Asynchronous Message
  Barrier是什么意思呢,从名字看是一个阻碍器,在这个阻碍器后面的消息都临时无法履行,直到这个阻碍器被移除了,MessageQueue有一个函数叫enqueueSyncBarier可以添加一个Barrier。


intenqueueSyncBarrier(longwhen) {
//Enqueue a new sync barrier token.
//We don""t need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it.
synchronized(this) {
finalinttoken = mNextBarrierToken++;
finalMessage msg =Message.obtain();
msg.arg1=token;

Message prev=null;
Message p=mMessages;
if(when != 0) {
while(p !=null&& p.when <=when) {
prev=p;
p=p.next;
}
}
if(prev !=null) {//invariant: p == prev.next
msg.next =p;
prev.next=msg;
}else{
msg.next=p;
mMessages=msg;
}
returntoken;
}
}

  在enqueueSyncBarrier中,obtain了一个Message,并设置msg.arg1=token,token仅是一个每次调用enqueueSyncBarrier时自增的int值,目标是每次调用enqueueSyncBarrier时返回独一的一个token,这个Message同样须要设置履行时候,然后插入到消息队列,特别的是这个Message没有设置target,即msg.target为null。
  进入消息轮回后会不绝地从MessageQueue中作废息履行,调用的是MessageQueue的next函数,此中有这么一段:


Message msg =mMessages;
if(msg !=null&& msg.target ==null) {
//Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
do{
prevMsg=msg;
msg=msg.next;
}while(msg !=null&& !msg.isAsynchronous());
}

  若是队列头部的消息的target为null就默示它是个Barrier,因为只有两种办法往mMessages中添加消息,一种是enqueueMessage,另一种是enqueueBarrier,而enqueueMessage中若是mst.target为null是直接抛异常的,后面会看到。
  所谓的异步消息其实就是如许的,我们可以经由过程enqueueBarrier往消息队列中插入一个Barrier,那么队列中履行时候在这个Barrier今后的同步消息都邑被这个Barrier阻碍住无法履行,直到我们调用removeBarrier移除了这个Barrier,而异步消息则没有影响,消息默认就是同步消息,除非我们调用了Message的setAsynchronous,这个办法是隐蔽的。只有在初始化Handler时经由过程参数指定往这个Handler发送的消息都是异步的,如许在Handler的enqueueMessage中就会调用Message的setAsynchronous设置消息是异步的,从上方Handler.enqueueMessage的代码中可以看到。
   所谓异步消息,其实只有一个感化,就是在设置Barrier时仍可以不受Barrier的影响被正常处理惩罚,若是没有设置Barrier,异步消息就与同步消息没有差别,可以经由过程removeSyncBarrier移除Barrier:


voidremoveSyncBarrier(inttoken) {
//Remove a sync barrier token  the queue.
//If the queue is no longer stalled by a barrier then wake it.
finalbooleanneedWake;
synchronized(this) {
Message prev=null;
Message p=mMessages;
while(p !=null&& (p.target !=null|| p.arg1 !=token)) {
prev=p;
p=p.next;
}
if(p ==null) {
thrownewIllegalStateException("The specified message queue synchronization "
+ " barrier token has not been posted or has already been removed.");
}
if(prev !=null) {
prev.next=p.next;
needWake=false;
}else{
mMessages=p.next;
needWake= mMessages ==null|| mMessages.target !=null;
}
p.recycle();
}
if(needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}

  参数token就是enqueueSyncBarrier的返回值,若是没有调用指定的token不存在是会抛异常的。
enqueueMessage
  接下来看一下是怎么MessageQueue的enqueueMessage。


finalbooleanenqueueMessage(Message msg,longwhen) {
if(msg.isInUse()) {
thrownewAndroidRuntimeException(msg + " This message is already in use.");
}
if (msg.target == null) {
throw new AndroidRuntimeException("Message must have a target.");
}

booleanneedWake;
synchronized(this) {
if(mQuiting) {
RuntimeException e=newRuntimeException(
msg.target+ " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);
returnfalse;
}

msg.when=when;
Message p=mMessages;
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;
}
}
if(needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
returntrue;
}

  重视上方代码红色的项目组,当msg.target为null时是直接抛异常的。
  在enqueueMessage中起首断定,若是当前的消息队列为空,或者新添加的消息的履行时候when是0,或者新添加的消息的履行时候比消息队列头的消息的履行时候还早,就把消息添加到消息队列头(消息队列按时候排序),不然就要找到合适的地位将当前消息添加到消息队列。
Native发送消息
  消息模型不只是Java层用的,Native层也可以用,前面也看到了消息队列初始化时也同时初始化了Native层的Looper与NativeMessageQueue,所以Native层应当也是可以发送消息的。与Java层不合的是,Native层是经由过程Looper发消息的,同样所有的发送办法终极是调用sendMessageAtTime:


voidLooper::sendMessageAtTime(nsecs_t uptime,constsp<MessageHandler>&handler,
constMessage&message) {
#ifDEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ sendMessageAtTime - uptime=%lld, handler=%p, what=%d",
this, uptime, handler.get(), message.what);
#endif

size_t i=0;
{//acquire lock
AutoMutex _l(mLock);

size_t messageCount=mMessageEnvelopes.size();
while(i < messageCount && uptime >=mMessageEnvelopes.itemAt(i).uptime) {
i+=1;
}

MessageEnvelope messageEnvelope(uptime, handler, message);
mMessageEnvelopes.At(messageEnvelope, i,1);

//Optimization: If the Looper is currently sending a message, then we can skip
//the call to wake() because the next thing the Looper will do after processing
//messages is to decide when the next wakeup time should be.  In fact, it does
//not even matter whether this code is running on the Looper thread.
if(mSendingMessage) {
return;
}
}//release lock

//Wake the poll loop only when we enqueue a new message at the head.
if(i ==0) {
wake();
}
}

   Native Message只有一个int型的what字段用来区分不合的消息,sendMessageAtTime指定了Message,Message要履行的时候when,与处理惩罚这个消息的Handler:MessageHandler,然后用MessageEnvelope封装了time, MessageHandler与Message,Native层发的消息都保存到了mMessageEnvelopes中,mMessageEnvelopes是一个Vector<MessageEnvelope>。Native层消息同样是按时候排序,与Java层的消息分别保存在两个队列里。
消息轮回
  消息队列初始化好了,也知道怎么发消息了,下面就是怎么处理惩罚消息了,看Handler.loop函数:


publicstaticvoidloop() {
finalLooper me =myLooper();
if(me ==null) {
thrownewRuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn""t called on this thread.");
}
finalMessageQueue queue =me.mQueue;

//Make sure the identity of this thread is that of the local process,
//and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
finallongident =Binder.clearCallingIdentity();

for(;;) {
Message msg= queue.next();//might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}

//This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging =me.mLogging;
if(logging !=null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback+ ": " +msg.what);
}

msg.target.dispatchMessage(msg);

if(logging !=null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " +msg.callback);
}

//Make sure that during the course of dispatching the
//identity of the thread wasn""t corrupted.
finallongnewIdent =Binder.clearCallingIdentity();
if(ident !=newIdent) {
Log.wtf(TAG,"Thread identity changed  0 x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0 x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" +msg.what);
}

msg.recycle();
}
}

  loop每次从MessageQueue取出一个Message,调用msg.target.dispatchMessage(msg),target就是发送message时跟message接洽关系的handler,如许就调用到了熟悉的dispatchMessage,Message被处理惩罚后会被recycle。当queue.next返回null时会退出消息轮回,接下来就看一下MessageQueue.next是怎么取出消息的,又会在什么时辰返回null。


finalMessage next() {
intpendingIdleHandlerCount = -1;//-1 only during first iteration
intnextPollTimeoutMillis = 0;

for(;;) {
if(nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis);

synchronized(this) {
if (mQuiting) {
return null;
}

//Try to retrieve the next message.  Return if found.
finallongnow =SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg=null;
Message msg=mMessages;
if(msg !=null&& msg.target ==null) {
//Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
do{
prevMsg=msg;
msg=msg.next;
}while(msg !=null&& !msg.isAsynchronous());
}
if(msg !=null) {
if(now <msg.when) {
//Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when -now, Integer.MAX_VALUE);
}else{
//Got a message.
mBlocked =false;
if(prevMsg !=null) {
prevMsg.next=msg.next;
}else{
mMessages=msg.next;
}
msg.next=null;
if(false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " +msg);
msg.markInUse();
returnmsg;
}
}else{
//No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}

//If first time idle, then get the number of idlers to run.
//Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
//in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if(pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages ==null|| now <mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount=mIdleHandlers.size();
}
if(pendingIdleHandlerCount <= 0) {
//No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
mBlocked =true;
continue;
}

if(mPendingIdleHandlers ==null) {
mPendingIdleHandlers=newIdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers=mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}

//Run the idle handlers.
//We only ever reach this code block during the first iteration.
for(inti = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
finalIdleHandler idler =mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i]=null;//release the reference to the handler

booleankeep =false;
try{
keep=idler.queueIdle();
}catch(Throwable t) {
Log.wtf("MessageQueue", "IdleHandler threw exception", t);
}

if(!keep) {
synchronized(this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}

//Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;

//While calling an idle handler, a new message could have been delivered
//so go back and look again for a pending message without waiting.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}

  MessageQueue.next起首会调用nativePollOnce,然后若是mQuiting为true就返回null,Looper就会退出消息轮回。
  接下来作废息队列头部的消息,若是头部消息是Barrier(target==null)就往后遍历找到第一个异步消息,接下来检测获取到的消息(消息队列头部的消息或者第一个异步消息),若是为null默示没有消息要履行,设置nextPollTimeoutMillis = -1;不然检测这个消息要履行的时候,若是到履行时候了就将这个消息markInUse并从消息队列移除,然后从next返回到loop;不然设置nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE),即间隔比来要履行的消息还须要多久,无论是当前消息队列没有消息可以履行(设置了Barrier并且没有异步消息或消息队列为空)还是队列头部的消息未到履行时候,都邑履行后面的代码,看有没有设置IdleHandler,若是有就运行IdleHandler,当IdleHandler被履行之后会设置nextPollTimeoutMillis = 0。
  起首看一下nativePollOnce,native办法,调用JNI,最后调到了Native Looper::pollOnce,并从Java层传进去了nextPollTimeMillis,即Java层的消息队列中履行时候比来的消息还要多久到履行时候。


intLooper::pollOnce(inttimeoutMillis,int* outFd,int* outEvents,void**outData) {
intresult =0;
for(;;) {
while(mResponseIndex <mResponses.size()) {
constResponse& response = mResponses.itemAt(mResponseIndex++);
intident =response.request.ident;
if(ident >=0) {
intfd =response.request.fd;
intevents =response.events;
void* data =response.request.data;
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - returning signalled identifier %d:"
"fd=%d, events=0 x%x, data=http://www.mamicode.com/%p",
this, ident, fd, events, data);
#endif
if(outFd != NULL) *outFd =fd;
if(outEvents != NULL) *outEvents =events;
if(outData != NULL) *outData =data;
returnident;
}
}

if(result !=0) {
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - returning result %d",this, result);
#endif
if(outFd != NULL) *outFd =0;
if(outEvents != NULL) *outEvents =0;
if(outData != NULL) *outData =NULL;
returnresult;
}

result=pollInner(timeoutMillis);
}
}

  先不看开端的一大串代码,先看一下pollInner:


intLooper::pollInner(inttimeoutMillis) {
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - waiting: timeoutMillis=%d",this, timeoutMillis);
#endif

//Adjust the timeout based on when the next message is due.
if(timeoutMillis !=0&& mNextMessageUptime !=LLONG_MAX) {
nsecs_t now=systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
intmessageTimeoutMillis =toMillisecondTimeoutDelay(now, mNextMessageUptime);
if(messageTimeoutMillis >=0
&& (timeoutMillis <0|| messageTimeoutMillis <timeoutMillis)) {
timeoutMillis=messageTimeoutMillis;
}
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - next message in %lldns, adjusted timeout: timeoutMillis=%d",
this, mNextMessageUptime -now, timeoutMillis);
#endif
}

//Poll.
intresult =ALOOPER_POLL_WAKE;
mResponses.clear();
mResponseIndex=0;

structepoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS];
int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);

//Acquire lock.
mLock.lock();

//Check for poll error.
if(eventCount <0) {
if(errno ==EINTR) {
gotoDone;
}
ALOGW("Poll failed with an unexpected error, errno=%d", errno);
result=ALOOPER_POLL_ERROR;
gotoDone;
}

//Check for poll timeout.
if(eventCount ==0) {
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - timeout",this);
#endif
result=ALOOPER_POLL_TIMEOUT;
gotoDone;
}

//Handle all events.
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - handling events  %d fds",this, eventCount);
#endif

for(inti =0; i < eventCount; i++) {
intfd =eventItems[i].data.fd;
uint32_t epollEvents=eventItems[i].events;
if(fd ==mWakeReadPipeFd) {
if(epollEvents &EPOLLIN) {
awoken();
}else{
ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0 x%x on wake read pipe.", epollEvents);
}
}else{
ssize_t requestIndex=mRequests.indexOfKey(fd);
if(requestIndex >=0) {
intevents =0;
if(epollEvents & EPOLLIN) events |=ALOOPER_EVENT_INPUT;
if(epollEvents & EPOLLOUT) events |=ALOOPER_EVENT_OUTPUT;
if(epollEvents & EPOLLERR) events |=ALOOPER_EVENT_ERROR;
if(epollEvents & EPOLLHUP) events |=ALOOPER_EVENT_HANGUP;
pushResponse(events, mRequests.valueAt(requestIndex));
}else{
ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0 x%x on fd %d that is"
"no longer registered.", epollEvents, fd);
}
}
}
Done: ;

//Invoke pending message callbacks.
mNextMessageUptime =LLONG_MAX;
while(mMessageEnvelopes.size() !=0) {
nsecs_t now=systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
constMessageEnvelope& messageEnvelope = mMessageEnvelopes.itemAt(0);
if(messageEnvelope.uptime <=now) {
//Remove the envelope  the list.
//We keep a strong reference to the handler until the call to handleMessage
//finishes.  Then we drop it so that the handler can be d *before*
//we reacquire our lock.
{//obtain handler
sp<MessageHandler> handler =messageEnvelope.handler;
Message message=messageEnvelope.message;
mMessageEnvelopes.removeAt(0);
mSendingMessage=true;
mLock.unlock();

#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ pollOnce - sending message: handler=%p, what=%d",
this, handler.get(), message.what);
#endif
handler->handleMessage(message);
}//release handler

mLock.lock();
mSendingMessage=false;
result=ALOOPER_POLL_CALLBACK;
}else{
//The last message left at the head of the queue determines the next wakeup time.
mNextMessageUptime =messageEnvelope.uptime;
break;
}
}

//Release lock.
mLock.unlock();

//Invoke all response callbacks.
for(size_t i =0; i < mResponses.size(); i++) {
Response& response =mResponses.editItemAt(i);
if(response.request.ident ==ALOOPER_POLL_CALLBACK) {
intfd =response.request.fd;
intevents =response.events;
void* data =response.request.data;
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ pollOnce - invoking fd event callback %p: fd=%d, events=0 x%x, data=http://www.mamicode.com/%p",
this, response.request.callback.get(), fd, events, data);
#endif
intcallbackResult = response.request.callback->handleEvent(fd, events, data);
if(callbackResult ==0) {
removeFd(fd);
}
//Clear the callback reference in the response structure promptly because we
//will not clear the response vector itself until the next poll.
response.request.callback.clear();
result=ALOOPER_POLL_CALLBACK;
}
}
returnresult;
}

  Java层的消息都保存在了Java层MessageQueue的成员mMessages中,Native层的消息都保存在了Native Looper的mMessageEnvelopes中,这就可以说有两个消息队列,并且都是按时候分列的。timeOutMillis默示Java层下个要履行的消息还要多久履行,mNextMessageUpdate默示Native层下个要履行的消息还要多久履行,若是timeOutMillis为0,epoll_wait不设置TimeOut直接返回;若是为-1申明Java层无消息直接用Native的time out;不然pollInner取这两个中的最小值作为timeOut调用epoll_wait。当epoll_wait返回时就可能有以下几种景象:


失足返回。

Time Out

正常返回,描述符上有事务产生。

若是是前两种景象直接goto DONE。

  不然就申明FD上有事务产生了,若是是mWakeReadPipeFd的EPOLLIN事务就调用awoken,若是不是mWakeReadPipeFd,那就是经由过程addFD添加的fd,在addFD中将要的fd及其events,callback,data封装成了Request对象,并以fd为键保存到了KeyedVector mRequests中,所以在这里就以fd为键获得在addFD时接洽关系的Request,并连同events经由过程pushResonse参加mResonse队列(Vector),Resonse仅是对events与Request的封装。若是是epoll_wait失足或timeout,就没有描述符上有事务,就不消履行这一段代码,所以直接goto DONE了。


voidLooper::pushResponse(intevents,constRequest&request) {
Response response;
response.events=events;
response.request=request;
mResponses.push(response);
}

  接下来进入DONE项目组,从mMessageEnvelopes取出头部的Native消息,若是达到了履行时候就调用它内部保存的MessageeHandler的handleMessage处理惩罚并从Native 消息队列移除,设置result为ALOOPER_POLL_CALLBACK,不然策画mNextMessageUptime默示Native消息队列下一次消息要履行的时候。若是未到头部消息的履行时候有可能是Java层消息队列消息的履行时候小于Native层消息队列头部消息的履行时候,达到了Java层消息的履行时候epoll_wait TimeOut返回了,或都经由过程addFd添加的描述符上有事务产生导致epoll_wait返回,或者epoll_wait是失足返回。Native消息是没有Barrier与Asynchronous的。
  最后,遍历mResponses(前面刚经由过程pushResponse存进去的),若是response.request.ident ==ALOOPER_POLL_CALLBACK,就调用注册的callback的handleEvent(fd, events, data)进行处理惩罚,然后从mResonses队列中移除,此次遍历完之后,mResponses中保存来来的就都是ident>=0并且callback为NULL的了。在NativeMessageQueue初始化Looper时传入了mAllowNonCallbacks为false,所以此次处理惩罚完后mResponses必然为空。

  接下来返回到pollOnce。pollOnce是一个for轮回,pollInner中处理惩罚了所有response.request.ident==ALOOPER_POLL_CALLBACK的Response,在第二次进入for轮回后若是mResponses不为空就可以找到ident>0的Response,将其ident作为返回值返回由调用pollOnce的函数本身处理惩罚,在这里我们是在NativeMessageQueue中调用的Loope的pollOnce,没对返回值进行处理惩罚,并且mAllowNonCallbacks为false也就不成能进入这个轮回。pollInner返回值不成能是0,或者说只可能是负数,所以pollOnce中的for轮回只会履行两次,在第二次就返回了。
  Native Looper可以零丁应用,也有一个prepare函数,这时mAllowNonCallbakcs值可能为true,pollOnce中对mResponses的处理惩罚就有意义了。 
 wake与awoken
  在Native Looper的机关函数中,经由过程pipe打开了一个管道,并用mWakeReadPipeFd与mWakeWritePipeFd分别保存了管道的读端与写端,然后用epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd,& eventItem)了读端的EPOLLIN事务,在pollInner中经由过程epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis)读取事务,那是在什么时辰往mWakeWritePipeFd写,又是在什么时辰读的mWakeReadPipeFd呢?
  在Looper.cpp中我们可以发明如下两个函数:


voidLooper::wake() {
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ wake",this);
#endif

ssize_t nWrite;
do{
nWrite= write(mWakeWritePipeFd,"W",1);
}while(nWrite == -1&& errno ==EINTR);

if(nWrite !=1) {
if(errno !=EAGAIN) {
ALOGW("Could not write wake signal, errno=%d", errno);
}
}
}

voidLooper::awoken() {
#ifDEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ awoken",this);
#endif

charbuffer[16];
ssize_t nRead;
do{
nRead= read(mWakeReadPipeFd, buffer,sizeof(buffer));
}while((nRead == -1&& errno == EINTR) || nRead ==sizeof(buffer));
}

  wake函数向mWakeWritePipeFd写入了一个“W”字符,awoken从mWakeReadPipeFd读,往mWakeWritePipeFd写数据只是为了在pollInner中的epoll_wait可以到事务返回。在pollInner也可以看到若是是mWakeReadPipeFd的EPOLLIN事务只是调用了awoken消费掉了写入的字符就往后处理惩罚了。
  那什么时辰调用wake呢?这个只要找到调用的处所解析一下就行了,先看Looper.cpp,在sendMessageAtTime即发送Native Message的时辰,按照发送的Message的履行时候查找mMessageEnvelopes策画应当插入的地位,若是是在头部插入,就调用wake唤醒epoll_wait,因为在进入pollInner时按照Java层消息队列头部消息的履行时候与Native层消息队列头部消息的履行时候策画出了一个timeout,若是这个新消息是在头部插入,申明履行时候至少在上述两个消息中的一个之前,所以应当唤醒epoll_wait,epoll_wait返回后,搜检Native消息队列,看头部消息即刚插入的消息是否到履行时候了,到了就履行,不然就可能须要设置新的timeout。同样在Java层的MessageQueue中,有一个函数nativeWake也同样可以经由过程JNI调用wake,调用nativeWake的机会与在Native调用wake的机会类似,在消息队列头部插入消息,还有一种景象就是,消息队列头部是一个Barrier,并且插入的消息是第一个异步消息。


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();//若是头部是Barrier并且新消息是异步消息则“有可能”须要唤醒
Message prev;
for(;;) {
prev=p;
p=p.next;
if(p ==null|| when <p.when) {
break;
}
if(needWake && p.isAsynchronous()) {//消息队列中有异步消息并且履行时候在新消息之前,所以不须要唤醒。
needWake =false;
}
}
msg.next= p;//invariant: p == prev.next
prev.next =msg;
}

  在头部插入消息不必然调用nativeWake,因为之前可能正在履行IdleHandler,若是履行了IdleHandler,就在IdleHandler履行后把nextPollTimeoutMillis设置为0,下次进入for轮回就用0调用nativePollOnce,不须要wake,只有在没有消息可以履行(消息队列为空或没到履行时候)并且没有设置IdleHandler时mBlocked才会为true。
  若是Java层的消息队列被Barrier Block住了并且当前插入的是一个异步消息有可能须要唤醒Looper,因为异步消息可以在Barrier下履行,然则这个异步消息必然如果履行时候最早的异步消息。
  退出Looper也须要wake,removeSyncBarrier时也可能须要。