深入浅出Android消息通信机制

消息通信是Android系统中使用相当普遍的一种线程间通信方式。既然是线程间的通信，就一定存在共享的对象，一定需要处理线程间的同步。本文对Handler、Looper和MessageQueue所实现的消息通信机制做深入的剖析。

图1. Android消息机制的框架

一、Handler

Handler用于发送和处理Message和Runnable对象（两者统称为消息），即Handler既是消息的生产者，也是消息的消费者。Handler会发送消息到MessageQueue中，在Looper遍历MessageQueue、执行到该消息时，会回掉Message的处理函数，即Handler类的handleMessage(Message msg)。

（1） Handler的设计

1.1 Handler类的几个重要的成员变量

//通过Handler的Constructor的参数获得，如果Constructor没有指定Looper，//则使用当前线程的Looper（通过Looper.myLooper()）。final Looper mLooper;//MessageQueue的获取依赖于mLooper，mQueue=mLooper。final MessageQueue mQueue;//通过Constructor传入，如果Constructor中没有指定，则为null。final Callback mCallback;//通过Constructor传入，表示是否异步发送，如果Constructor没有指定，则默认false。final boolean mAsynchronous;

1.2 Handler类的构造方法：

public Handler();public Handler(Callback callback);public Handler(Callback callback, boolean async);public Handler(boolean async);public Handler(Looper looper);public Handler(Looper looper, Callback callback);public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async);

（2）Handler提供的发送消息的接口：

public final boolean sendMessage(Message msg);public final boolean sendEmptyMessage(int what);public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis);public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis);public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis);public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis);

所有的发送消息接口最终都会调用：

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis);

插入到MessageQueue队列中。

二、Looper

1. Looper类的设计

public final class Looper {    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();    private static Looper sMainLooper;    final MessageQueue mQueue;    final Thread mThread;    public static void prepare() {        prepare(true);    }    private static void prepare(boolean quitAllowed) {        if (sThreadLocal.get() != null) {            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");        }        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));    }    public static @Nullable Looper myLooper() {        return sThreadLocal.get();    }    public static void loop() {        final Looper me = myLooper();        if (me == null) {            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");        }        final MessageQueue queue = me.mQueue;        Binder.clearCallingIdentity();        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();        for (;;) {            Message msg = queue.next(); // might block            if (msg == null) {                return;            }            msg.target.dispatchMessage(msg);            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();            if (ident != newIdent) {                //...            }            msg.recycleUnchecked();        }    }}

2. 对Looper类的思考

Looper类不停的从MessageQueue中取消息，并通过msg.target.dispatchMessage(msg)分发给源Handler，源Handler就是该消息的发送者，直到MessageQueue为空为止。如果MessageQueue为空，则looper()方法阻塞在queue.next()处。

三、MessageQueue

MessageQueue维护了一个Message的单链表，对Message的进、出进行管理。只要Handler对象是在本线程内创建的，就可以往MessageQueue中发送消息，因此进、出时都需要同步。
在MessageQueue中将Message按照时间戳（msg.when）进行排序。出队列时，使用当前时间戳与msg.when进行比较，如果当前时间戳> msg.when，则马上将该消息出队；如果当前时间戳< msg.when，则利用epoll_wait设置定时器，时间为Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE)，等待定时器时间到了以后将消息出队。