Android 开发框架 EventBus 原理解析

EventBus是一款在Android开发中使用的发布/订阅事件总线框架。基于单例+观察者模式，将事件的接收者和发送者分开，简化了组件之间的通信。其原理图如下：

此框架的使用方式，我们在 https://www.cnblogs.com/renhui/p/10868392.html 里面已经讲过了，这里不多赘述了，下面我们讲一下其原理。

一、EventBus 注册订阅方法

注册订阅需要调用：

EventBus.getDefault().register(this);

这里的getDefault()方法是一个单例方法，保证当前只有一个EventBus实例：

public static EventBus getDefault() {
        if (defaultInstance == null) {
            synchronized (EventBus.class) {
                if (defaultInstance == null) {
                    defaultInstance = new EventBus();
                }
            }
        }
        return defaultInstance;
}

获取到EventBus实例就能进行注册了：

public void register(Object subscriber) {
        // 得到当前要注册类的Class对象
        Class<?> subscriberClass = subscriber.getClass();
        // 根据Class查找当前类中订阅了事件的方法集合，即使用了Subscribe注解、有public修饰符、一个参数的方法
        // SubscriberMethod类主要封装了符合条件方法的相关信息：
        // Method对象、线程模式、事件类型、优先级、是否是粘性事等
        List<SubscriberMethod> subscriberMethods = subscriberMethodFinder.findSubscriberMethods(subscriberClass);
        synchronized (this) {
            // 循环遍历订阅了事件的方法集合，以完成注册
            for (SubscriberMethod subscriberMethod : subscriberMethods) {
                subscribe(subscriber, subscriberMethod);
            }
        }
}

可以看到register()方法主要分为查找和注册两部分，首先来看查找的过程，从findSubscriberMethods()开始：

List<SubscriberMethod> findSubscriberMethods(Class<?> subscriberClass) {
        // METHOD_CACHE是一个ConcurrentHashMap，直接保存了subscriberClass和对应SubscriberMethod的集合，以提高注册效率，赋值重复查找。
        List<SubscriberMethod> subscriberMethods = METHOD_CACHE.get(subscriberClass);
        if (subscriberMethods != null) {
            return subscriberMethods;
        }
        // 由于使用了默认的EventBusBuilder，则ignoreGeneratedIndex属性默认为false，即是否忽略注解生成器
        if (ignoreGeneratedIndex) {
            subscriberMethods = findUsingReflection(subscriberClass);
        } else {
            subscriberMethods = findUsingInfo(subscriberClass);
        }
        // 如果对应类中没有符合条件的方法，则抛出异常
        if (subscriberMethods.isEmpty()) {
            throw new EventBusException("Subscriber " + subscriberClass
                    + " and its super classes have no public methods with the @Subscribe annotation");
        } else {
            // 保存查找到的订阅事件的方法
            METHOD_CACHE.put(subscriberClass, subscriberMethods);
            return subscriberMethods;
        }
}

findSubscriberMethods()流程很清晰，即先从缓存中查找，如果找到则直接返回，否则去做下一步的查找过程，然后缓存查找到的集合，根据上边的注释可知findUsingInfo()方法会被调用：

private List<SubscriberMethod> findUsingInfo(Class<?> subscriberClass) {
        FindState findState = prepareFindState();
        findState.initForSubscriber(subscriberClass);
        // 初始状态下findState.clazz就是subscriberClass
        while (findState.clazz != null) {
            findState.subscriberInfo = getSubscriberInfo(findState);
            // 条件不成立
            if (findState.subscriberInfo != null) {
                SubscriberMethod[] array = findState.subscriberInfo.getSubscriberMethods();
                for (SubscriberMethod subscriberMethod : array) {
                    if (findState.checkAdd(subscriberMethod.method, subscriberMethod.eventType)) {
                        findState.subscriberMethods.add(subscriberMethod);
                    }
                }
            } else {
                // 通过反射查找订阅事件的方法
                findUsingReflectionInSingleClass(findState);
            }
            // 修改findState.clazz为subscriberClass的父类Class，即需要遍历父类
            findState.moveToSuperclass();
        }
        // 查找到的方法保存在了FindState实例的subscriberMethods集合中。
        // 使用subscriberMethods构建一个新的List<SubscriberMethod>
        // 释放掉findState
        return getMethodsAndRelease(findState);
}

findUsingInfo()方法会在当前要注册的类以及其父类中查找订阅事件的方法，这里出现了一个FindState类，它是SubscriberMethodFinder的内部类，用来辅助查找订阅事件的方法，具体的查找过程在findUsingReflectionInSingleClass()方法，它主要通过反射查找订阅事件的方法：

private void findUsingReflectionInSingleClass(FindState findState) {
        Method[] methods;
        try {
            // This is faster than getMethods, especially when subscribers are fat classes like Activities
            methods = findState.clazz.getDeclaredMethods();
        } catch (Throwable th) {
            // Workaround for java.lang.NoClassDefFoundError, see https://github.com/greenrobot/EventBus/issues/149
            methods = findState.clazz.getMethods();
            findState.skipSuperClasses = true;
        }
        // 循环遍历当前类的方法，筛选出符合条件的
        for (Method method : methods) {
            // 获得方法的修饰符
            int modifiers = method.getModifiers();
            // 如果是public类型，但非abstract、static等
            if ((modifiers & Modifier.PUBLIC) != 0 && (modifiers & MODIFIERS_IGNORE) == 0) {
                // 获得当前方法所有参数的类型
                Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
                // 如果当前方法只有一个参数
                if (parameterTypes.length == 1) {
                    Subscribe subscribeAnnotation = method.getAnnotation(Subscribe.class);
                    // 如果当前方法使用了Subscribe注解
                    if (subscribeAnnotation != null) {
                        // 得到该参数的类型
                        Class<?> eventType = parameterTypes[0];
                        // checkAdd()方法用来判断FindState的anyMethodByEventType map是否已经添加过以当前eventType为key的键值对，没添加过则返回true
                        if (findState.checkAdd(method, eventType)) {
                             // 得到Subscribe注解的threadMode属性值，即线程模式
                            ThreadMode threadMode = subscribeAnnotation.threadMode();
                            // 创建一个SubscriberMethod对象，并添加到subscriberMethods集合
                            findState.subscriberMethods.add(new SubscriberMethod(method, eventType, threadMode,
                                    subscribeAnnotation.priority(), subscribeAnnotation.sticky()));
                        }
                    }
                } else if (strictMethodVerification && method.isAnnotationPresent(Subscribe.class)) {
                    String methodName = method.getDeclaringClass().getName() + "." + method.getName();
                    throw new EventBusException("@Subscribe method " + methodName +
                            "must have exactly 1 parameter but has " + parameterTypes.length);
                }
            } else if (strictMethodVerification && method.isAnnotationPresent(Subscribe.class)) {
                String methodName = method.getDeclaringClass().getName() + "." + method.getName();
                throw new EventBusException(methodName +
                        " is a illegal @Subscribe method: must be public, non-static, and non-abstract");
            }
        }
}

到此register()方法中findSubscriberMethods()流程就分析完了，我们已经找到了当前注册类及其父类中订阅事件的方法的集合。接下来分析具体的注册流程，即register()中的subscribe()方法：

private void subscribe(Object subscriber, SubscriberMethod subscriberMethod) {
        // 得到当前订阅了事件的方法的参数类型
        Class<?> eventType = subscriberMethod.eventType;
        // Subscription类保存了要注册的类对象以及当前的subscriberMethod
        Subscription newSubscription = new Subscription(subscriber, subscriberMethod);
        // subscriptionsByEventType是一个HashMap，保存了以eventType为key,Subscription对象集合为value的键值对
        // 先查找subscriptionsByEventType是否存在以当前eventType为key的值
        CopyOnWriteArrayList<Subscription> subscriptions = subscriptionsByEventType.get(eventType);
        // 如果不存在，则创建一个subscriptions，并保存到subscriptionsByEventType
        if (subscriptions == null) {
            subscriptions = new CopyOnWriteArrayList<>();
            subscriptionsByEventType.put(eventType, subscriptions);
        } else {
            if (subscriptions.contains(newSubscription)) {
                throw new EventBusException("Subscriber " + subscriber.getClass() + " already registered to event "
                        + eventType);
            }
        }
        // 添加上边创建的newSubscription对象到subscriptions中
        int size = subscriptions.size();
        for (int i = 0; i <= size; i++) {
            if (i == size || subscriberMethod.priority > subscriptions.get(i).subscriberMethod.priority) {
                subscriptions.add(i, newSubscription);
                break;
            }
        }
        // typesBySubscribere也是一个HashMap，保存了以当前要注册类的对象为key，注册类中订阅事件的方法的参数类型的集合为value的键值对
        // 查找是否存在对应的参数类型集合
        List<Class<?>> subscribedEvents = typesBySubscriber.get(subscriber);
        // 不存在则创建一个subscribedEvents，并保存到typesBySubscriber
        if (subscribedEvents == null) {
            subscribedEvents = new ArrayList<>();
            typesBySubscriber.put(subscriber, subscribedEvents);
        }
        // 保存当前订阅了事件的方法的参数类型
        subscribedEvents.add(eventType);
        // 粘性事件相关的，后边具体分析
        if (subscriberMethod.sticky) {
            if (eventInheritance) {
                // Existing sticky events of all subclasses of eventType have to be considered.
                // Note: Iterating over all events may be inefficient with lots of sticky events,
                // thus data structure should be changed to allow a more efficient lookup
                // (e.g. an additional map storing sub classes of super classes: Class -> List<Class>).
                Set<Map.Entry<Class<?>, Object>> entries = stickyEvents.entrySet();
                for (Map.Entry<Class<?>, Object> entry : entries) {
                    Class<?> candidateEventType = entry.getKey();
                    if (eventType.isAssignableFrom(candidateEventType)) {
                        Object stickyEvent = entry.getValue();
                        checkPostStickyEventToSubscription(newSubscription, stickyEvent);
                    }
                }
            } else {
                Object stickyEvent = stickyEvents.get(eventType);
                checkPostStickyEventToSubscription(newSubscription, stickyEvent);
            }
        }
}

二、取消注册订阅方法

EventBus提供了取消注册订阅的Api，其调用方式如下：

EventBus.getDefault().unregister(this);

下面我们看一下这个方法是如何取消订阅的：

public synchronized void unregister(Object subscriber) {
        // 得到当前注册类对象 对应的 订阅事件方法的参数类型 的集合
        List<Class<?>> subscribedTypes = typesBySubscriber.get(subscriber);
        if (subscribedTypes != null) {
            // 遍历参数类型集合，释放之前缓存的当前类中的Subscription
            for (Class<?> eventType : subscribedTypes) {
                unsubscribeByEventType(subscriber, eventType);
            }
            // 删除以subscriber为key的键值对
            typesBySubscriber.remove(subscriber);
        } else {
            logger.log(Level.WARNING, "Subscriber to unregister was not registered before: " + subscriber.getClass());
        }
}

内容很简单，我们顺着代码继续看，下面是unsubscribeByEventType方法：

private void unsubscribeByEventType(Object subscriber, Class<?> eventType) {
        // 得到当前参数类型对应的Subscription集合
        List<Subscription> subscriptions = subscriptionsByEventType.get(eventType);
        if (subscriptions != null) {
            int size = subscriptions.size();
            // 遍历Subscription集合
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                Subscription subscription = subscriptions.get(i);
                // 如果当前subscription对象对应的注册类对象 和 要取消注册的注册类对象相同，则删除当前subscription对象
                if (subscription.subscriber == subscriber) {
                    subscription.active = false;
                    subscriptions.remove(i);
                    i--;
                    size--;
                }
            }
        }
}

可以看出来在unregister()方法中，释放了typesBySubscriber、subscriptionsByEventType中缓存的资源。

三、EventBus 发送事件

当发送一个事件的时候，我们可以通过如下方式：

EventBus.getDefault().post("Hello World!")

可以看到，发送事件就是通过post()方法完成的：

public void post(Object event) {
        // currentPostingThreadState是一个PostingThreadState类型的ThreadLocal
        // PostingThreadState类保存了事件队列和线程模式等信息
        PostingThreadState postingState = currentPostingThreadState.get();
        List<Object> eventQueue = postingState.eventQueue;
        // 将要发送的事件添加到事件队列
        eventQueue.add(event);
        // isPosting默认为false
        if (!postingState.isPosting) {
            // 是否为主线程
            postingState.isMainThread = isMainThread();
            postingState.isPosting = true;
            if (postingState.canceled) {
                throw new EventBusException("Internal error. Abort state was not reset");
            }
            try {
                // 遍历事件队列
                while (!eventQueue.isEmpty()) {
                    // 发送单个事件
                    // eventQueue.remove(0)，从事件队列移除事件
                    postSingleEvent(eventQueue.remove(0), postingState);
                }
            } finally {
                postingState.isPosting = false;
                postingState.isMainThread = false;
            }
        }
}

所以post()方法先将发送的事件保存的事件队列，然后通过循环出队列，将事件交给postSingleEvent()方法处理：

private void postSingleEvent(Object event, PostingThreadState postingState) throws Error {
        Class<?> eventClass = event.getClass();
        boolean subscriptionFound = false;
        // eventInheritance默认为true，表示是否向上查找事件的父类
        if (eventInheritance) {
            // 查找当前事件类型的Class，连同当前事件类型的Class保存到集合
            List<Class<?>> eventTypes = lookupAllEventTypes(eventClass);
            int countTypes = eventTypes.size();
            // 遍历Class集合，继续处理事件
            for (int h = 0; h < countTypes; h++) {
                Class<?> clazz = eventTypes.get(h);
                subscriptionFound |= postSingleEventForEventType(event, postingState, clazz);
            }
        } else {
            subscriptionFound = postSingleEventForEventType(event, postingState, eventClass);
        }
        if (!subscriptionFound) {
            if (logNoSubscriberMessages) {
                logger.log(Level.FINE, "No subscribers registered for event " + eventClass);
            }
            if (sendNoSubscriberEvent && eventClass != NoSubscriberEvent.class &&
                    eventClass != SubscriberExceptionEvent.class) {
                post(new NoSubscriberEvent(this, event));
            }
        }
}

postSingleEvent()方法中，根据eventInheritance属性，决定是否向上遍历事件的父类型，然后用postSingleEventForEventType()方法进一步处理事件：

private boolean postSingleEventForEventType(Object event, PostingThreadState postingState, Class<?> eventClass) {
        CopyOnWriteArrayList<Subscription> subscriptions;
        synchronized (this) {
            // 获取事件类型对应的Subscription集合
            subscriptions = subscriptionsByEventType.get(eventClass);
        }
        // 如果已订阅了对应类型的事件
        if (subscriptions != null && !subscriptions.isEmpty()) {
            for (Subscription subscription : subscriptions) {
                // 记录事件
                postingState.event = event;
                // 记录对应的subscription
                postingState.subscription = subscription;
                boolean aborted = false;
                try {
                    // 最终的事件处理
                    postToSubscription(subscription, event, postingState.isMainThread);
                    aborted = postingState.canceled;
                } finally {
                    postingState.event = null;
                    postingState.subscription = null;
                    postingState.canceled = false;
                }
                if (aborted) {
                    break;
                }
            }
            return true;
        }
        return false;
}

postSingleEventForEventType()方法核心就是遍历发送的事件类型对应的Subscription集合，然后调用postToSubscription()方法处理事件。

四、EventBus 处理事件

postToSubscription()内部会根据订阅事件方法的线程模式，间接或直接的以发送的事件为参数，通过反射执行订阅事件的方法。postToSubscription()内部会根据订阅事件方法的线程模式，间接或直接的以发送的事件为参数，通过反射执行订阅事件的方法。

private void postToSubscription(Subscription subscription, Object event, boolean isMainThread) {
        // 判断订阅事件方法的线程模式
        switch (subscription.subscriberMethod.threadMode) {
            // 默认的线程模式，在那个线程发送事件就在那个线程处理事件
            case POSTING:
                invokeSubscriber(subscription, event);
                break;
            // 在主线程处理事件
            case MAIN:
                // 如果在主线程发送事件，则直接在主线程通过反射处理事件
                if (isMainThread) {
                    invokeSubscriber(subscription, event);
                } else {
                     // 如果是在子线程发送事件，则将事件入队列，通过Handler切换到主线程执行处理事件
                    // mainThreadPoster 不为空
                    mainThreadPoster.enqueue(subscription, event);
                }
                break;
            // 无论在那个线程发送事件，都先将事件入队列，然后通过 Handler 切换到主线程，依次处理事件。
            // mainThreadPoster 不为空
            case MAIN_ORDERED:
                if (mainThreadPoster != null) {
                    mainThreadPoster.enqueue(subscription, event);
                } else {
                    invokeSubscriber(subscription, event);
                }
                break;
            case BACKGROUND:
                // 如果在主线程发送事件，则先将事件入队列，然后通过线程池依次处理事件
                if (isMainThread) {
                    backgroundPoster.enqueue(subscription, event);
                } else {
                    // 如果在子线程发送事件，则直接在发送事件的线程通过反射处理事件
                    invokeSubscriber(subscription, event);
                }
                break;
            // 无论在那个线程发送事件，都将事件入队列，然后通过线程池处理。
            case ASYNC:
                asyncPoster.enqueue(subscription, event);
                break;
            default:
                throw new IllegalStateException("Unknown thread mode: " + subscription.subscriberMethod.threadMode);
        }
 }

可以看到，postToSubscription()方法就是根据订阅事件方法的线程模式、以及发送事件的线程来判断如何处理事件，至于处理方式主要有两种：
一种是在相应线程直接通过invokeSubscriber()方法，用反射来执行订阅事件的方法，这样发送出去的事件就被订阅者接收并做相应处理了：

void invokeSubscriber(Subscription subscription, Object event) {
        try {
            subscription.subscriberMethod.method.invoke(subscription.subscriber, event);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            handleSubscriberException(subscription, event, e.getCause());
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new IllegalStateException("Unexpected exception", e);
        }
}

另外一种是先将事件入队列（其实底层是一个List），然后做进一步处理，我们以mainThreadPoster.enqueue(subscription, event)为例简单的分析下，其中mainThreadPoster是HandlerPoster类的一个实例，来看该类的主要实现：

public class HandlerPoster extends Handler implements Poster {
    private final PendingPostQueue queue;
    private boolean handlerActive;
    ......
    public void enqueue(Subscription subscription, Object event) {
        // 用subscription和event封装一个PendingPost对象
        PendingPost pendingPost = PendingPost.obtainPendingPost(subscription, event);
        synchronized (this) {
            // 入队列
            queue.enqueue(pendingPost);
            if (!handlerActive) {
                handlerActive = true;
                // 发送开始处理事件的消息，handleMessage()方法将被执行，完成从子线程到主线程的切换
                if (!sendMessage(obtainMessage())) {
                    throw new EventBusException("Could not send handler message");
                }
            }
        }
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        boolean rescheduled = false;
        try {
            long started = SystemClock.uptimeMillis();
            // 死循环遍历队列
            while (true) {
                // 出队列
                PendingPost pendingPost = queue.poll();
                ......
                // 进一步处理pendingPost
                eventBus.invokeSubscriber(pendingPost);
                ......
            }
        } finally {
            handlerActive = rescheduled;
        }
    }
}

所以HandlerPoster的enqueue()方法主要就是将subscription、event对象封装成一个PendingPost对象，然后保存到队列里，之后通过Handler切换到主线程，在handleMessage()方法将中将PendingPost对象循环出队列，交给invokeSubscriber()方法进一步处理：

void invokeSubscriber(PendingPost pendingPost) {
        Object event = pendingPost.event;
        Subscription subscription = pendingPost.subscription;
        // 释放pendingPost引用的资源
        PendingPost.releasePendingPost(pendingPost);
        if (subscription.active) {
            // 用反射来执行订阅事件的方法
            invokeSubscriber(subscription, event);
        }
}

这个方法很简单，主要就是从pendingPost中取出之前保存的event、subscription，然后用反射来执行订阅事件的方法，又回到了第一种处理方式。所以mainThreadPoster.enqueue(subscription, event)的核心就是先将将事件入队列，然后通过Handler从子线程切换到主线程中去处理事件。backgroundPoster.enqueue()和asyncPoster.enqueue也类似，内部都是先将事件入队列，然后再出队列，但是会通过线程池去进一步处理事件。

五、EventBus 粘性事件

一般情况，我们使用 EventBus 都是准备好订阅事件的方法，然后注册事件，最后在发送事件，即要先有事件的接收者。但粘性事件却恰恰相反，我们可以先发送事件，后续再准备订阅事件的方法、注册事件。

由于这种差异，我们分析粘性事件原理时，先从事件发送开始，发送一个粘性事件通过如下方式：

EventBus.getDefault().postSticky("Hello World!");

来看postSticky()方法是如何实现的：

public void postSticky(Object event) {
        synchronized (stickyEvents) {
            stickyEvents.put(event.getClass(), event);
        }
        post(event);
}

postSticky()方法主要做了两件事，先将事件类型和对应事件保存到stickyEvents中，方便后续使用；然后执行post(event)继续发送事件，这个post()方法就是之前发送的post()方法。所以，如果在发送粘性事件前，已经有了对应类型事件的订阅者，及时它是非粘性的，依然可以接收到发送出的粘性事件。

发送完粘性事件后，再准备订阅粘性事件的方法，并完成注册。核心的注册事件流程还是我们之前的register()方法中的subscribe()方法，前边分析subscribe()方法时，有一段没有分析的代码，就是用来处理粘性事件的：

private void subscribe(Object subscriber, SubscriberMethod subscriberMethod) {
        ......
        ......
        ......
        // 如果当前订阅事件的方法的Subscribe注解的sticky属性为true，即该方法可接受粘性事件
        if (subscriberMethod.sticky) {
            // 默认为true，表示是否向上查找事件的父类
            if (eventInheritance) {
                // stickyEvents就是发送粘性事件时，保存了事件类型和对应事件
                Set<Map.Entry<Class<?>, Object>> entries = stickyEvents.entrySet();
                for (Map.Entry<Class<?>, Object> entry : entries) {
                    Class<?> candidateEventType = entry.getKey();
                    // 如果candidateEventType是eventType的子类或
                    if (eventType.isAssignableFrom(candidateEventType)) {
                        // 获得对应的事件
                        Object stickyEvent = entry.getValue();
                        // 处理粘性事件
                        checkPostStickyEventToSubscription(newSubscription, stickyEvent);
                    }
                }
            } else {
                Object stickyEvent = stickyEvents.get(eventType);
                checkPostStickyEventToSubscription(newSubscription, stickyEvent);
            }
        }
    }

可以看到，处理粘性事件就是在 EventBus 注册时，遍历stickyEvents，如果当前要注册的事件订阅方法是粘性的，并且该方法接收的事件类型和stickyEvents中某个事件类型相同或者是其父类，则取出stickyEvents中对应事件类型的具体事件，做进一步处理。继续看checkPostStickyEventToSubscription()处理方法：

private void checkPostStickyEventToSubscription(Subscription newSubscription, Object stickyEvent) {
        if (stickyEvent != null) {
            postToSubscription(newSubscription, stickyEvent, isMainThread());
        }
}

最终还是通过postToSubscription()方法完成粘性事件的处理，这就是粘性事件的整个处理流程。