『貳』 [Android源碼分析] － 非同步通信Handler機制
一、問題：在Android啟動後會在新進程里創建一個主線程，也叫UI線程（ 非線程安全 ）這個線程主要負責監聽屏幕點擊事件與界面繪制。當Application需要進行耗時操作如網路請求等，如直接在主線程進行容易發生ANR錯誤。所以會創建子線程來執行耗時任務，當子線程執行完畢需要通知UI線程並修改界面時，不可以直接在子線程修改UI，怎麼辦？
解決方法：Message Queue機制可以實現子線程與UI線程的通信。
該機制包括Handler、Message Queue、Looper。Handler可以把消息/ Runnable對象 發給Looper，由它把消息放入所屬線程的消息隊列中，然後Looper又會自動把消息隊列里的消息/Runnable對象 廣播 到所屬線程里的Handler，由Handler處理接收到的消息或Runnable對象。
1、Handler
每次創建Handler對象時，它會自動綁定到創建它的線程上。如果是主線程則默認包含一個Message Queue，否則需要自己創建一個消息隊列來存儲。
Handler是多個線程通信的信使。比如在線程A中創建AHandler，給它綁定一個ALooper，同時創建屬於A的消息隊列AMessageQueue。然後在線程B中使用AHandler發送消息給ALooper，ALooper會把消息存入到AMessageQueue，然後再把AMessageQueue廣播給A線程里的AHandler，它接收到消息會進行處理。從而實現通信。
2、Message Queue
在主線程里默認包含了一個消息隊列不需要手動創建。在子線程里，使用Looper.prepare()方法後，會先檢查子線程是否已有一個looper對象，如果有則無法創建，因為每個線程只能擁有一個消息隊列。沒有的話就為子線程創建一個消息隊列。
Handler類包含Looper指針和MessageQueue指針，而Looper里包含實際MessageQueue與當前線程指針。
下面分別就UI線程和worker線程講解handler創建過程：
首先，創建handler時，會自動檢查當前線程是否包含looper對象，如果包含，則將handler內的消息隊列指向looper內部的消息隊列，否則，拋出異常請求執行looper.prepare()方法。
－ 在 UI線程 中，系統自動創建了Looper 對象，所以，直接new一個handler即可使用該機制；
－ 在 worker線程 中，如果直接創建handler會拋出運行時異常－即通過查『線程－value』映射表發現當前線程無looper對象。所以需要先調用Looper.prepare()方法。在prepare方法里，利用ThreadLocal<Looper>對象為當前線程創建一個Looper（利用了一個Values類，即一個Map映射表，專為thread存儲value，此處為當前thread存儲一個looper對象）。然後繼續創建handler， 讓handler內部的消息隊列指向該looper的消息隊列（這個很重要，讓handler指向looper里的消息隊列，即二者共享同一個消息隊列，然後handler向這個消息隊列發送消息，looper從這個消息隊列獲取消息） 。然後looper循環消息隊列即可。當獲取到message消息，會找出message對象里的target，即原始發送handler，從而回調handler的handleMessage() 方法進行處理。
－ handler與looper共享消息隊列 ，所以handler發送消息只要入列，looper直接取消息即可。
－ 線程與looper映射表 ：一個線程最多可以映射一個looper對象。通過查表可知當前線程是否包含looper，如果已經包含則不再創建新looper。
5、基於這樣的機制是怎樣實現線程隔離的，即在線程中通信呢。
核心在於 每一個線程擁有自己的handler、message queue、looper體系 。而 每個線程的Handler是公開 的。B線程可以調用A線程的handler發送消息到A的共享消息隊列去，然後A的looper會自動從共享消息隊列取出消息進行處理。反之一樣。
二、上面是基於子線程中利用主線程提供的Handler發送消息出去，然後主線程的Looper從消息隊列中獲取並處理。那麼還有另外兩種情況：
1、主線程發送消息到子線程中；
採用的方法和前面類似。要在子線程中實例化AHandler並設定處理消息的方法，同時由於子線程沒有消息隊列和Looper的輪詢，所以要加上Looper.prepare(),Looper.loop()分別創建消息隊列和開啟輪詢。然後在主線程中使用該AHandler去發送消息即可。
2、子線程A與子線程B之間的通信。
1、 Handler為什麼能夠實現不同線程的通信？核心點在哪？
不同線程之間，每個線程擁有自己的Handler、消息隊列和Looper。Handler是公共的，線程可以通過使用目標線程的Handler對象來發送消息，這個消息會自動發送到所屬線程的消息隊列中去，線程自帶的Looper對象會不斷循環從裡面取出消息並把消息發送給Handler，回調自身Handler的handlerMessage方法，從而實現了消息的線程間傳遞。
2、 Handler的核心是一種事件激活式（類似傳遞一個中斷）的還是主要是用於傳遞大量數據的？重點在Message的內容，偏向於數據傳輸還是事件傳輸。
目前的理解，它所依賴的是消息隊列，發送的自然是消息，即類似事件中斷。
0、 Android消息處理機制(Handler、Looper、MessageQueue與Message)
1、 Handler、Looper源碼閱讀
2、 Android非同步消息處理機制完全解析，帶你從源碼的角度徹底理解
謝謝！
wingjay
『叄』 Android跨進程通信-mmap函數
通過mmap或者內存共享的Linux IPC機制
直接世猛將同一段內存映射到數據發送進程和數據接收進程的用戶空間，這樣數據發送進程只需要將數據拷貝到共享的內存區域，數據接收進程就可以直接使用數據了。
mmap是一個很重要的函數，它可以實現共享內存，但並不像SystemV和Posix的共享內存存粹的只用於共享內存，橋返飢mmap()的設計，主要是用來做文件的映射的，它提供了我們一種新的訪問文件的方案。
mmap函數的使用非常簡單，我們來看一下
常規文件操作為了提高讀寫效率和保護磁碟，使用了 頁緩存機制 ，這種機制會造成讀文件時需要先將文件頁從磁碟拷貝到頁緩存中，由於 頁緩存處在內核空間 ，不能被用戶進程直接定址，所以還需要 將頁緩存中數據頁再次拷貝到內存 對應的用戶空間中。
常規文件操作為了提高讀寫效率和保護磁碟，使用了頁緩存機制，這種機制會造成讀文件時需要先將文件頁從磁碟拷貝到頁緩存中，由於頁緩存處在內核空間，不能被用戶進程直接定址，所以還需要將頁緩存中數據頁再次拷貝到內存對應的用戶空間中。
而 使用mmap操作文件中，由於不需要經過內核空間的數據緩存，只使用一次數據拷貝，就從磁碟中將數據傳入內存的用戶空間中，供進程使用 。
mmap的關鍵點是實現了用戶空間和內核空間的數據直接交互而省去了空間不同數據不通的繁瑣過程，因此mmap效率很高。
mmap()使用非常頻繁，看過Android系統源碼的人，肯定看到過大量的地方使用mmap()函數，比如上面提到的 匿名共享內存的使用就使用到了mmap來映射/dev/ashmem里的文件 。
這里我再介紹一種mmap()在Android系統上的使用場景， mmap的設計目的就是為了讓文件的訪問更有效率 ，所以當APK進行安裝時，為了更高效的讀取APK包裡面的文件，同樣也用到了mmap函數。
Dalvik在安裝應敏返用時，需要載入dex文件，然後進行odex優化處理，優化函數為dvmContinueOptimization，我們看一下他的大致實現。
可以看到，dvmContinueOptimization函數中對dex文件的載入便用了mmap內存映射函數。
『肆』 java 進程間通訊的有幾種方法
進程間通信的方法主要有以下幾種：
（1）管道（Pipe）：管道可用於具有親緣關系進程間的通信，允許一個進程和另一個與它有共同祖先的進程之間進行通信。
（2）命名管道（named pipe）：命名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關 系進程間的通信。命名管道在文件系統中有對應的文件名。命名管道通過命令mkfifo或系統調用mkfifo來創建。
（3）信號（Signal）：信號是比較復雜的通信方式，用於通知接受進程有某種事件發生，除了用於進程間通信外，進程還可以發送 信號給進程本身；linux除了支持Unix早期信號語義函數sigal外，還支持語義符合Posix.1標準的信號函數sigaction（實際上，該函數是基於BSD的，BSD為了實現可靠信號機制，又能夠統一對外介面，用sigaction函數重新實現了signal函數）。
（4）消息（Message）隊列：消息隊列是消息的鏈接表，包括Posix消息隊列system V消息隊列。有足夠許可權的進程可以向隊列中添加消息，被賦予讀許可權的進程則可以讀走隊列中的消息。消息隊列克服了信號承載信息量少，管道只能承載無格式位元組流以及緩沖區大小受限等缺
（5）共享內存：使得多個進程可以訪問同一塊內存空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機制運行效率較低而設計的。往往與其它通信機制，如信號量結合使用，來達到進程間的同步及互斥。
（6）內存映射（mapped memory）：內存映射允許任何多個進程間通信，每一個使用該機制的進程通過把一個共享的文件映射到自己的進程地址空間來實現它。
（7）信號量（semaphore）：主要作為進程間以及同一進程不同線程之間的同步手段。
（8）套介面（Socket）：更為一般的進程間通信機制，可用於不同機器之間的進程間通信。起初是由Unix系統的BSD分支開發出來的，但現在一般可以移植到其它類Unix系統上：Linux和System V的變種都支持套接字。
而在java中我們實現多線程間通信則主要採用"共享變數"和"管道流"這兩種方法
方法一 通過訪問共享變數的方式(注:需要處理同步問題)
方法二 通過管道流
其中方法一有兩種實現方法,即
方法一a)通過內部類實現線程的共享變數
代碼如下:
public class Innersharethread {
public static void main(String[] args) {
Mythread mythread = new Mythread();
mythread.getThread().start();
mythread.getThread().start();
mythread.getThread().start();
mythread.getThread().start();
}
}
class Mythread {
int index = 0;
private class InnerThread extends Thread {
public synchronized void run() {
while (true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "is running and index is " + index++);
}
}
}
public Thread getThread() {
return new InnerThread();
}
}
/**
* 通過內部類實現線程的共享變數
*
*/
public class Innersharethread {
public static void main(String[] args) {
Mythread mythread = new Mythread();
mythread.getThread().start();
mythread.getThread().start();
mythread.getThread().start();
mythread.getThread().start();
}
}
class Mythread {
int index = 0;
private class InnerThread extends Thread {
public synchronized void run() {
while (true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "is running and index is " + index++);
}
}
}
public Thread getThread() {
return new InnerThread();
}
}b)通過實現Runnable介面實現線程的共享變數
代碼如下：
public class Interfacaesharethread {
public static void main(String[] args) {
Mythread mythread = new Mythread();
new Thread(mythread).start();
new Thread(mythread).start();
new Thread(mythread).start();
new Thread(mythread).start();
}
}
/* 實現Runnable介面 */
class Mythread implements Runnable {
int index = 0;
public synchronized void run() {
while (true)
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "is running and
the index is " + index++);
}
}
/**
* 通過實現Runnable介面實現線程的共享變數
*/
public class Interfacaesharethread {
public static void main(String[] args) {
Mythread mythread = new Mythread();
new Thread(mythread).start();
new Thread(mythread).start();
new Thread(mythread).start();
new Thread(mythread).start();
}
}
/* 實現Runnable介面 */
class Mythread implements Runnable {
int index = 0;
public synchronized void run() {
while (true)
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "is running and
the index is " + index++);
}
}方法二(通過管道流）:
代碼如下：
public class CommunicateWhitPiping {
public static void main(String[] args) {
/**
* 創建管道輸出流
*/
PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();
/**
* 創建管道輸入流
*/
PipedInputStream pis = new PipedInputStream();
try {
/**
* 將管道輸入流與輸出流連接 此過程也可通過重載的構造函數來實現
*/
pos.connect(pis);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 創建生產者線程
*/
Procer p = new Procer(pos);
/**
* 創建消費者線程
*/
Consumer c = new Consumer(pis);
/**
* 啟動線程
*/
p.start();
c.start();
}
}
/**
* 生產者線程(與一個管道輸入流相關聯)
*
*/
class Procer extends Thread {
private PipedOutputStream pos;
public Procer(PipedOutputStream pos) {
this.pos = pos;
}
public void run() {
int i = 8;
try {
pos.write(i);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 消費者線程(與一個管道輸入流相關聯)
*
*/
class Consumer extends Thread {
private PipedInputStream pis;
public Consumer(PipedInputStream pis) {
this.pis = pis;
}
public void run() {
try {
System.out.println(pis.read());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}