Android StateMachine 状态机分析
ShaSamson
8年前
<p>之前就有写过一篇文章来学习状态机：状态机学习。</p> <p>在之后的工作中多次用到了 StateMachine 状态机，简单记录其原理。</p> <p>StateMachine 类位于 Android 源码中的，路径是 frameworks/base/core/java/com/android/internal/util/StateMachine.java ，从路径名可以看出，这是一个工具类，该类对状态机进行了封装，方便使用。</p> <p>在安卓源码中进行搜索，会发现很多类用到了状态机，比如： WifiStateMachine 、 A2dpStateMachine 、 NsdStateMachine 、 P2dStateMachine 等等，它们都直接或间接的继承了 StateMachine 类。可见，状态机的思想在安卓源码中得到了广泛使用。</p> <p>在我们的应用开发中也可以使用源码中的 StateMachine 类，只要从源码中把 StateMachine 和 State 类拷贝到我们的工程目录就可以使用了，对于其 import 的一些类，在我们的开发环境中也全都有，不用担心。</p> <p>如果你对状态机有那么一丝丝的了解，那么学习 StateMachine 类最好的资料就是它的注释了，解释的一清二楚。</p> <h2>简单使用阐述</h2> <p>Android 中的状态机是一个分层的消息处理机制，每一层都会有一到多个节点，而状态机的消息就是在这些节点之间流转处理，如下结构所示：</p> <pre> <code class="language-java">// 状态机分层结构 mP0 / \ mP1 mS0 / \ mS2 mS1 / \ \ mS3 mS4 mS5 ---> initial state 初始节点</code></pre> <p>而节点就是 State 类，它实现了 IState 接口，除了 enter 、 exit 方法外，还有 processMessage 方法，表示用来处理节点的消息。若返回 HANDLED 则表示消息处理完成，若返回 NOT_HANDLED 则表示消息没有处理。</p> <h2>构造状态机</h2> <p>在我们使用 StateMachine 之前，要构造好所需的状态分层结构。通过 addState 方法来向状态机中添加节点，例如如下的状态结构，mS1 和 mS2 节点有公共的父节点 mP1，同时还有一个孤立的节点 mP2。</p> <pre> <code class="language-java">// 状态分层结构设定 mP1 mP2 / \ mS2 mS1 // 构造状态机结构代码 addState(mP1); addState(mS1, mP1); addState(mS2, mP1); addState(mP2);</code></pre> <p>addState 方法添加节点时，还能指定其父节点添加。</p> <p>当我们构造完了状态机时，还需要指定其中一个节点为启动点，消息从启动点开始处理，通过 setInitialState 方法来指定启动点，最后通过 start 方法启动状态机。</p> <h2>状态机消息处理</h2> <p>当构造完想要的状态机结构时，就是对状态机内部消息流转的处理了。</p> <p>当 start 状态机时，状态机的第一个动作就是调用节点的 enter 方法，不过，它调用的是指定的启动点的最远的父节点的 enter 方法，然后再是次一级的父节点的 enter 方法，最后才是启动点的 enter 方法，就如同上面的结构所示，先调用 mP1 点，然后才是 mS1 点的方法，此时 mS1 节点就是状态机的当前对外的点。由此可见，当启动点进入 enter 状态时，它的父节点，直至最顶层的父节点都进入了 enter 状态了。</p> <p>状态机中的每个节点都 0 个或 1 个父节点，当子节点不能处理当前消息时，它可以通过返回 NOT_HANDLED 将当前消息传递给其父节点来处理。如果一个消息从未被处理过，那么 unhandledMessage 方法将会被调用给最后一次机会来处理该消息。</p> <p>除此之外，节点还可以通过 transitionTo 方法将当前节点转移至另外一个新的节点。</p> <pre> <code class="language-java">mP0 / \ mP1 mS0 / \ mS2 mS1 / \ \ mS3 mS4 mS5 ---> initial state</code></pre> <p>例如，当 mS5 处理消息，想要将当前节点转移至 mS4 时，那么它会先找到 mS5 和 mS4 最近的公有父节点 mP1。然后，除了这个最近的公有父节点 mP1 以及它的上层节点外，mS5 进入 enter 状态时启动的那些父节点都会退出调用 exit 方法。最后再由 mP1 节点下的节点调用 enter 方法直到新节点 mS4 调用了 enter 方法。</p> <p>也就是说，从 mS5 到 mS4 状态的转变，先是 mS5、mS1 调用了 exit 方法，再是 mS2、mS4 调用了 enter 方法，这就是状态机中节点发生状态转移时的调用过程。</p> <p>除此之外，节点还可以调用 deferMessage 和 sendMessageAtFroneOfQueue 方法。 deferMessage 方法使得消息存储在消息队列中，当状态转移到新节点时才会处理，而 sendMessageAtFrontOfQueue 方法则是将消息放置到消息队列的头部。</p> <p>当状态机的所有消息都完成时，可以调用 transitionToHaltingState 方法来将状态机处理停止状态。此时，状态机将转移到 HaltingState 停止状态，并调用 halting 方法。随后收到的所有消息都只是会调用 haltedProcessMessage 方法来处理了。</p> <p>若想要完全的停止状态机，则可以使用 quit 或者 quitNow 方法来处理。</p> <p>以上就是状态机对于消息处理的过程，长篇的文字说明还是不如代码来的直观，这里就不贴完整的代码了</p> <h2>状态机实现原理分析</h2> <p>如果我们在初始化状态机时只是传递了一个名字，而没有传递 Looper 或者 Handler 之类的消息循环，那么状态机默认就是启用其内部的一个线程 HandlerThread 。</p> <pre> <code class="language-java">protected StateMachine(String name) { mSmThread = new HandlerThread(name); // 创建 HandlerThread 线程 mSmThread.start(); Looper looper = mSmThread.getLooper(); initStateMachine(name, looper); } // 将消息循环 Looper 与 Handler 进行绑定 private void initStateMachine(String name, Looper looper) { mName = name; mSmHandler = new SmHandler(looper, this); }</code></pre> <p>构造状态及时，在其内部开启了一个线程，并将其消息循环 Looer 传递给了 SmHandler 对象，而 SmHandler 对象就是状态机中最主要的用来派发消息事件和切换状态的了，它派发的消息都是在 HandlerThread 线程进行处理的。</p> <p>同时，SmHandler 内部有两个数组，用来保存状态机中的链式状态关系，分别是 mStateStack 和 mTempStateStack 变量。当状态机完成启动时，就会通过上面来个变量来保存节点信息。</p> <p>而状态机的消息处理，内部也是通过 SmHandler 来处理转发的。</p> <p>具体的实现，建议参考这篇文章：http://blog.csdn.net/yangwen123/article/details/10591451，讲的实在太详细了，拜读了多遍也不敢说写的能比它更清楚。</p> <h2>参考</h2> <p>1、http://blog.csdn.net/yangwen123/article/details/10591451</p> <p> </p> <p>来自：http://www.glumes.com/android-statemachine-analysis/</p> <p> </p>