Android线程间通信的Message机制

1.1.Message

代码在frameworks\base\core\java\android\Os\Message.java中。

Message.obtain函数：有多个obtain函数，主要功能一样，只是参数不一样。作用是从Message Pool中取出一个Message，如果Message Pool中已经没有Message可取则新建一个Message返回，同时用对应的参数给得到的Message对象赋值。

Message Pool：大小为10个；通过Message.mPool->（Message并且Message.next）-> （Message并且Message.next）-> （Message并且Message.next）...构造一个Message Pool。Message Pool的第一个元素直接new出来，然后把Message.mPool（static类的static变量）指向它。其他的元素都是使用完的 Message通过Message的recycle函数清理后放到Message Pool（通过Message Pool最后一个Message的next指向需要回收的Message的方式实现）。下图为Message Pool的结构：

1.2.MessageQueue

 

MessageQueue里面有一个收到的Message的对列：

MessageQueue.mMessages(static变量)->( Message并且Message.next)-> ( Message并且Message.next)->...，下图为接收消息的消息队列：

上层代码通过Handler的sendMessage等函数放入一个message到MessageQueue里面时最终会调用 MessageQueue的 enqueueMessage函数。enqueueMessage根据上面的接收的Message的队列的构造把接收到的Message放入队列中。

MessageQueue的removeMessages函数根据上面的接收的Message的队列的构造把接收到的Message从队列中删除，并且调用对应Message对象的recycle函数把不用的Message放入Message Pool中。

 

1.3.Looper

 

Looper对象的创建是通过prepare函数，而且每一个Looper对象会和一个线程关联   

Java代码

1. public static final void prepare() {   
2.     if (sThreadLocal.get() != null) {   
3.         throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");   
4.     }   
5.     sThreadLocal.set(new Looper());   
6. }   

复制代码Looper对象创建时会创建一个MessageQueue，主线程默认会创建一个Looper从而有MessageQueue，其他线程默认是没有 MessageQueue的不能接收Message，如果需要接收Message则需要通过prepare函数创建一个MessageQueue。具体操作请见示例代码。

Java代码   

1. private Looper() {     
2.       mQueue = new MessageQueue();     
3.       mRun = true;     
4.      mThread = Thread.currentThread();     
5.   }     
6. ivate Looper() {   
7.   mQueue = new MessageQueue();   
8.   mRun = true;   
9.   mThread = Thread.currentThread();   

prepareMainLooper函数只给主线程调用（系统处理，程序员不用处理），它会调用prepare建立Looper对象和MessageQueue。

Java代码

public static final void prepareMainLooper() {     

1.       prepare();     
2.       setMainLooper(myLooper());     
3.       if (Process.supportsProcesses()) {     
4.           myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;     
5.       }     
6.   }      

Loop函数从MessageQueue中从前往后取出Message，然后通过Handler的dispatchMessage函数进行消息的处理（可见消息的处理是Handler负责的），消息处理完了以后通过Message对象的recycle函数放到Message Pool中，以便下次使用，通过Pool的处理提供了一定的内存管理从而加速消息对象的获取。至于需要定时处理的消息如何做到定时处理，请见 MessageQueue的next函数，它在取Message来进行处理时通过判断MessageQueue里面的Message是否符合时间要求来决定是否需要把Message取出来做处理，通过这种方式做到消息的定时处理。

Java代码

1. public static final void loop() {     
2.     Looper me = myLooper();     
3.      MessageQueue queue = me.mQueue;     
4.      while (true) {    
5.         Message msg = queue.next(); // might block     
6.      //if (!me.mRun) {     
7.          //    break;     
8.           //}     
9.             if (msg != null) {     
10.                if (msg.target == null) {     
11.                    // No target is a magic identifier for the quit message     
12.                   return;     
13.                }    
14.                if (me.mLogging!= null)      
15.                    me.mLogging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "+ msg.callback + ": " + msg.what);     
16.                msg.target.dispatchMessage(msg);     
17.               if (me.mLogging!= null)      
18.                    me.mLogging.println("<<<<< Finished to" + msg.target + " "+ msg.callback);     
19.               msg.recycle();     
20.           }     
21.       }     
22.   }     
23. public static final void loop() {   
24.     Looper me = myLooper();   
25.     MessageQueue queue = me.mQueue;   
26.     while (true) {   
27.         Message msg = queue.next(); // might block   
28.         //if (!me.mRun) {   
29.         //    break;   
30.         //}   
31.         if (msg != null) {   
32.             if (msg.target == null) {   
33.                 // No target is a magic identifier for the quit message   
34.                 return;   
35.             }   
36.             if (me.mLogging!= null)    
37.                 me.mLogging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "+ msg.callback + ": " + msg.what);   
38.             msg.target.dispatchMessage(msg);   
39.             if (me.mLogging!= null)    
40.                 me.mLogging.println("<<<<< Finished to" + msg.target + " "+ msg.callback);   
41.             msg.recycle();   
42.         }   
43.     }   
44. }   
45. 
    

1.4.Handler

 

Handler的构造函数表示Handler会有成员变量指向Looper和MessageQueue，后面我们会看到没什么需要这些引用；至于callback是实现了Callback接口的对象，后面会看到这个对象的作用。

Java代码

1.    public Handler(Looper looper, Callback callback) {     
2.         mLooper = looper;     
3.         mQueue = looper.mQueue;     
4.         mCallback = callback;     
5.     }       
6.     public interface Callback {     
7.         public boolean handleMessage(Message msg);     
8.    }     
9.   
10. public Handler(Looper looper, Callback callback) {   
11.     mLooper = looper;   
12.     mQueue = looper.mQueue;   
13.     mCallback = callback;   
14. }   
15.   
16. public interface Callback {   
17.     public boolean handleMessage(Message msg);   
18. }   
19.   

获取消息：直接通过Message的obtain方法获取一个Message对象。

Java代码

1.  public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj){     
2.      return Message.obtain(this, what, arg1, arg2, obj);     
3.  }     
4. lic final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj){   
5.  return Message.obtain(this, what, arg1, arg2, obj);   

发送消息：通过MessageQueue的enqueueMessage把Message对象放到MessageQueue的接收消息队列中

Java代码

1.    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){     
2.        boolean sent = false;     
3.        MessageQueue queue = mQueue;     
4.        if (queue != null) {     
5.            msg.target = this;     
6.         sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);     
7.         } else {     
8.             RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");     
9.             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);     
10.        }     
11.        return sent;     
12.  }     
13.   
14. public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){   
15.     boolean sent = false;   
16.     MessageQueue queue = mQueue;   
17.     if (queue != null) {   
18.         msg.target = this;   
19.     sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);   
20.     } else {   
21.         RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");   
22.         Log.w("Looper", e.getMessage(), e);   
23.     }   
24.     return sent;   
25. }   
26.   

线程如何处理MessageQueue中接收的消息：在Looper的loop函数中循环取出MessageQueue的接收消息队列中的消息，然后调用 Hander的dispatchMessage函数对消息进行处理，至于如何处理（相应消息）则由用户指定（三个方法，优先级从高到低：Message里面的Callback，一个实现了Runnable接口的对象，其中run函数做处理工作；Handler里面的mCallback指向的一个实现了 Callback接口的对象，里面的handleMessage进行处理；处理消息Handler对象对应的类继承并实现了其中 handleMessage函数，通过这个实现的handleMessage函数处理消息）。

Java代码

1.   public void dispatchMessage(Message msg) {     
2.       if (msg.callback != null) {     
3.           handleCallback(msg);     
4.     } else {     
5.         if (mCallback != null) {     
6.              if (mCallback.handleMessage(msg)) {     
7.                  return;     
8.            }     
9.          }     
10.          handleMessage(msg);     
11.      }     
12.  }     

Runnable说明：Runnable只是一个接口，实现了这个接口的类对应的对象也只是个普通的对象，并不是一个Java中的Thread。Thread类经常使用Runnable，很多人有误解，所以这里澄清一下。

从上可知以下关系图：

其中清理Message是Looper里面的loop函数指把处理过的Message放到Message的Pool里面去，如果里面已经超过最大值10个，则丢弃这个Message对象。

调用Handler是指Looper里面的loop函数从MessageQueue的接收消息队列里面取出消息，然后根据消息指向的Handler对象调用其对应的处理方法。

1.5.代码示例

 

下面我们会以android实例来展示对应的功能，程序界面于下：
程序代码如下，后面部分有代码说明

1.5.1.主线程给自己发送消息示例

主线程发送消息：

在onClick的case 101中创建一个继承自Handler的EventHandler对象，然后获取一个消息，然后通过EventHandler对象调用 sendMessage把消息发送到主线程的MessageQueue中。主线程由系统创建，系统会给它建立一个Looper对象和 MessageQueue，所以可以接收消息。这里只要根据主线程的Looper对象初始化EventHandler对象，就可以通过 EventHandler对象发送消息到主线程的消息队列中。

主线程处理消息：

这里是通过EventHandler的handleMessage函数处理的，其中收到的Message对象中what值为一的消息就是发送给它的，然后把消息里面附带的字符串在TextView上显示出来.

1.5.2.其他线程给主线程发送消息示例

 

其他线程发送消息（这里是说不使用Runnable作为callback的消息）：

首先 postRunnable设为false，表示不通过Runnable方式进行消息相关的操作。然后启动线程noLooerThread，然后以主线程的 Looper对象为参数建立EventHandler的对象mNoLooperThreadHandler，然后获取一个Message并把一个字符串赋值给它的一个成员obj，然后通过mNoLooperThreadHandler把消息发送到主线程的MessageQueue中。

主线程处理消息：

这里是通过EventHandler的handleMessage函数处理的，其中收到的Message对象中what值为二的消息就是上面发送给它的，然后把消息里面附带的字符串在TextView上显示出来。

1.5.3.其他线程给自己发送消息示例

其他线程发送消息：

其他非主线程建立后没有自己的Looper对象，所以也没有MessageQueue，需要给非主线程发送消息时需要建立 MessageQueue以便接收消息。下面说明如何给自己建立MessageQueue和Looper对象。从OwnLooperThread的run 函数中可以看见有一个 Looper.prepare()调用，这个就是用来建立非主线程的MessageQueue和Looper对象的。

所以这里的发送消息过程是建立线程mOwnLooperThread，然后线程建立自己的Looper和MessageQueue对象，然后根据上面建立的Looper对象建立对应的EventHandler对象mOwnLooperThreadHandler，然后由 mOwnLooperThreadHandler建立消息并且发送到自己的MessageQueue里面。

其他线程处理接收的消息：

线程要接收消息需要在run函数中调用Looper.loop()，然后loop函数会从MessageQueue中取出消息交给对应的 Handler对象 mOwnLooperThreadHandler处理，在mOwnLooperThreadHandler的handleMessage函数中会把 Message对象中what值为三的消息（上面发送的消息）在Log中打印出来，可以通过Logcat工具查看lo