4.5MessageQueue解析
目录介绍
- 01.MessageQueue作用介绍
- 1.1 主要是做什么
- 1.2 数据结构是什么
- 02.MessageQueue的定义
- 2.1 定义是什么
- 2.2 从哪里创建的
- 03.enqueueMessage()源码
- 3.1 解读源码流程
- 3.2 如何处理消息延时
- 04.next()方法源码分析
- 4.1 源码流程分析
- 4.2 处理延迟消息逻辑
- 05.延迟发送消息队列分析
01.MessageQueue作用介绍
1.1 主要是做什么
MessageQueue，主要包含2个操作：插入和读取。
读取操作会伴随着删除操作，插入和读取对应的方法分别为enqueueMessage和next，其中enqueueMessage的作用是往消息队列中插入一条消息，而next的作用是从消息队列中取出一条消息并将其从消息队列中移除。
1.2 数据结构是什么
- 虽然MessageQueue叫消息队列，但是它的内部实现并不是用的队列。
- 实际上它是通过一个单链表的数据结构来维护消息列表，单链表在插入和删除上比较有优势。
02.MessageQueue的定义
2.1 定义是什么
- 通过源码我们可以知道，MessageQueue维护了一个消息列表。
- Message并不是直接添加到MessageQueue中，而是通过和Looper相关联的Handler来添加的。
- 在当前线程中可以通过调用Looper.myQueue()方法来获取当前线程的MessageQueue。博客
/** * Low-level class holding the list of messages to be dispatched by a * {@link Looper}. Messages are not added directly to a MessageQueue, * but rather through {@link Handler} objects associated with the Looper. * * <p>You can retrieve the MessageQueue for the current thread with * {@link Looper#myQueue() Looper.myQueue()}. */ public final class MessageQueue
2.2 从哪里创建的
- 既然
Looper对象已经由系统来为我们初始化好了，那我们就可以从中得到mQueue对象。public Handler(Callback callback, boolean async) { //获取 MessageQueue 对象 mQueue = mLooper.mQueue; } mQueue又是在Looper类的构造函数中初始化的，且mQueue是Looper类的成员常量，这说明 Looper 与 MessageQueue 是一一对应的关系private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); }
03.enqueueMessage()源码
3.1 解读源码流程
源码如下所示，在Message的源码中定义了一个成员属性target，其类型为Handler。
由上面enqueuMessage的源码，我们可以看到，当Message没有处理其的Handler或该Message正在被处理的时候，都不能正常进入MessageQueue，这一点也是很容易理解的。
当线程处于死亡状态的时候，Message会被回收掉，而不再进入该线程对应的MessageQueue中。否则，一切正常，enqueMessage就执行单链表的插入操作，将Message插入到MessageQueue中。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
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.
//p为null(代表MessageQueue没有消息） 或者msg的触发时间是队列中最早的， 则进入该该分支
//when什么时候会等于0，在调用sendMessageAtFrontOfQueue时
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
//将消息按时间顺序插入到MessageQueue。一般地，不需要唤醒事件队列，除非
//消息队头存在阻塞，并且同时Message是队列中最早的异步消息
// 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) {
//去唤醒消息队列所在的线程
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}3.2 如何处理消息延时
- 思考如何处理消息延时
- MessageQueue是按照Message触发时间的先后顺序排列的【也就是说会改变链表的顺序】，队头的消息是将要最早触发的消息。
- 排在越前面的越早触发，那我们现在应该了解到了，这个所谓的延时呢，不是延时发送消息，而是延时去处理消息，我们在发消息都是马上插入到消息队列当中。
- 插入完消息之后，怎么又保证在我们预期的时间里处理消息呢？
- 需要看一下next()方法。
04.next()方法源码分析
4.1 源码流程分析
next方法源码如下所示
- 在 MessageQueue 中消息的读取其实是通过内部的
next()方法进行的，next()方法是一个无限循环的方法。博客 - 如果消息队列中没有消息，则该方法会一直阻塞，
- 当有新消息来的时候
next()方法会返回这条消息并将其从单链表中删除。
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//1、nextPollTimeoutMillis 不为0则阻塞
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
// 2、先判断当前第一条消息是不是同步屏障消息，
if (msg != null && msg.target == null) {
//3、遇到同步屏障消息，就跳过去取后面的异步消息来处理，同步消息相当于被设立了屏障
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
//4、正常的消息处理，判断是否有延时
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 (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
//5、如果没有取到异步消息，那么下次循环就走到1那里去了，nativePollOnce为-1，会一直阻塞
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// 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 = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "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;
}
}next方法的大致流程是这样的：
1、MessageQueue是一个链表数据结构，判断MessageQueue的头部（第一个消息）是不是一个同步屏障消息，所谓同步屏障消息，就是给同步消息加一层屏障，让同步消息不被处理，只会处理异步消息；
2、如果遇到同步屏障消息，就会跳过MessageQueue中的同步消息，只获取里面的异步消息来处理。如果里面没有异步消息，那就会走到注释5，nextPollTimeoutMillis设置为-1，下次循环调用注释1的nativePollOnce就会阻塞；
3、如果looper能正常获取到消息，不管是异步消息或者同步消息，处理流程都是一样的，在注释4，先判断是否带延时，如果是，nextPollTimeoutMillis就会被赋值，然后下次循环调用注释1的nativePollOnce就会阻塞一段时间。如果不是delay消息，就直接返回这个msg，给handler处理；
从上面分析可以看出，next方法是不断从MessageQueue里取出消息，有消息就处理，没有消息就调用nativePollOnce阻塞，nativePollOnce 底层是Linux的epoll机制，这里涉及到一个Linux IO 多路复用的知识点。
Linux 上IO多路复用方案有 select、poll、epoll。它们三个中 epoll 的性能表现是最优秀的，能支持的并发量也最大。
- select 是操作系统提供的系统调用函数，通过它，我们可以把一个文件描述符的数组发给操作系统， 让操作系统去遍历，确定哪个文件描述符可以读写， 然后告诉我们去处理。
- poll：它和 select 的主要区别就是，去掉了 select 只能监听 1024 个文件描述符的限制。
- epoll：epoll 主要就是针对select的这三个可优化点进行了改进。
4.2 处理延迟消息逻辑
- 如何处理延迟消息的获取
- msg != null 我们看下这部分，如果当前时间小于头部时间（消息队列是按时间顺序排列的），那就更新等待时间nextPollTimeoutMillis，等下次再做比较。
- 如果时间到了，就取这个消息并返回。如果没有消息，nextPollTimeoutMillis被赋为-1，这个循环又执行到nativePollOnce继续阻塞。
- nativePollOnce最终执行到的函数
- Looper.cpp:: pollInner。可以看到是由 epoll_wait来阻塞的。
int Looper::pollInner(int timeoutMillis) { ... // Poll. int result = POLL_WAKE; mResponses.clear(); mResponseIndex = 0; mPolling = true;//即将处于idle状态 struct epoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS]; int eventCount = epoll_wait(mEpollFd.get(), eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);//等待事件发生或者超时，在nativeWake()方法，向管道写端写入字符，则该方法会返回； ... return result; }
05.延迟发送消息队列分析
- 消息队列如下所示
image
- 通过上述片段我们了解到
- 消息队列是按消息触发时间排序的
- 设置epoll_wait的超时时间，使其在特定时间唤醒，这里我们先计算当前时间和触发时间有多长，这个差值作为epoll_wait的超时时间。
- epoll_wait超时的时候就是消息触发的时候了，就不会继续堵塞，继续往下执行，这个线程就会被唤醒，去执行消息处理