Android消息机制

Android消息机制 也就是Hanlder的工作原理要比四大组件的要简单很多，所以也是面试时经常被问到的。网上分析Handler的文章很多，但只有自己分析了，才能更加深刻的去理解。

要搞清消息机制，首选要弄清五个对象： Handler, MessageQueue, Looper, ThreadLocal能及消息实体Message

• Handler 是android提供给我们操作消息的的工具，使用handler可以非常方便的实现消息的跨线程传递。
• MessageQueue， 消息队列，消息从发出到被handler处理中间一段时间内，消息的临时存储单元。
• ThreadLocal, 可以简单的理解为与线程绑定，作用域为当前线程的数据集合。
• Looper, 消息队列的操纵者， 用于消息的插入与查看。
• Message, 存储消息数据 的实体。

首先从最简单的Message开始分析 。 Message这个类实现了Parcelable可序列化接口,说明他可以在intent或IPC中传递。
我们一般使用Message.obtain方法获取一个Message的实例。这样可以保证在一个线程内Message是单例的。

public static Message obtain() {    synchronized (sPoolSync) {        if (sPool != null) {            Message m = sPool;            sPool = m.next;            m.next = null;            m.flags = 0; // clear in-use flag            sPoolSize--;            return m;        }    }    return new Message();}

除了这个方法外，还要关注 obtain的一个重写方法 。

public static Message obtain(Handler h, Runnable callback) {    Message m = obtain();    m.target = h;    m.callback = callback;    return m;}

通过 这个方法 ，我们需要传一个Runnable的回调到Message,使用这个方法 发送的消息，handler在会在接收到消息后回调这里的Runnble而不是自己的回调，这点在下面的Handler的分析中解析。

接下来分析MessageQueue这个消息对列，我们把他理解成一个先进先出的队列结构。只需要两个方法 boolean enqueueMessage(Message msg, long when) 插入
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
这里是一个链表操作，把消息播放到链表的头部。

Message next() 取出 。

for (;;) {    if (nextPollTimeoutMillis != 0) {        Binder.flushPendingCommands(); //阻塞    }    nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);    synchronized (this) {        // Try to retrieve the next message.  Return if found.        final long now = SystemClock.uptimeMillis();        Message prevMsg = null;        Message msg = mMessages;        if (msg != null && msg.target == null) {            // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.            do {                prevMsg = msg;                msg = msg.next;            } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());        }        if (msg != null) {            if (now < msg.when) {                // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.                nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);            } else {                // Got a message.                mBlocked = false;                if (prevMsg != null) {                    prevMsg.next = msg.next;                } else {                    mMessages = msg.next;                }                msg.next = null;                if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);                msg.markInUse();                return msg;            }        } else {            // No more messages.            nextPollTimeoutMillis = -1;        }

这里有一个死循环，当消息为空时，线程会一直阻塞并处于等侍状态 ，flushPendingCommands是一个本地化方法，注释中已经说的很清楚。

/** * Flush any Binder commands pending in the current thread to the kernel * driver.  This can be * useful to call before performing an operation that may block for a long * time, to ensure that any pending object references have been released * in order to prevent the process from holding on to objects longer than * it needs to. */public static final native void flushPendingCommands();

当 Message的target为空时，消息队列会继续向下遍历，拿到下一个为异步的消息，然后再下边的分支中把该消息移出队列，并返回。

下面分析Loopper的原理，Looper是与线程绑定的对象，要使用handler就必须先初始化looper.所以looper的初始化必定使用了ThreadLocal. prepare方法 用于Looper的初始化

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));}

可以看出，Looper初始化时，已经绑定到当前线程的ThreadLocal中。 关于ThreadLocal，在Web开发中会经常用到，比如事务处理时，要在Service中使用transaction。这里就不分析了。

而实现消息轮训的方法是loop.

/** * Run the message queue in this thread. Be sure to call * {@link #quit()} to end the loop. */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;    // Make sure the identity of this thread is that of the local process,    // and keep track of what that identity token actually is.    Binder.clearCallingIdentity();    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();    for (;;) {        Message msg = queue.next(); // might block        if (msg == null) {            // No message indicates that the message queue is quitting.            return;        }        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger        Printer logging = me.mLogging;        if (logging != null) {            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +                    msg.callback + ": " + msg.what);        }        msg.target.dispatchMessage(msg);        if (logging != null) {            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);        }        // Make sure that during the course of dispatching the        // identity of the thread wasn't corrupted.        final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();        if (ident != newIdent) {            Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"                    + Long.toHexString(ident) + " to 0x"                    + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "                    + msg.target.getClass().getName() + " "                    + msg.callback + " what=" + msg.what);        }        msg.recycleUnchecked();    }}

方法的开始就可以看出。重点是for循环中， 调用了queue.next()， 上面已经分析到 MessageQueue.next方法是线程阻塞的，所以这个循环中，looper会不断的调用queue.next()取消息，当没有消息时就会阻塞并处于等侍状态。住下看，到了msg.target.dispatchMessage(msg)， 这里会回调到Handler的方法 ，并回到主线程去处理消息。

下面就得分析到Handler了，接上面的先分析 dispatchMessage方法

/** * Handle system messages here. */public void dispatchMessage(Message msg) {    if (msg.callback != null) {        handleCallback(msg);    } else {        if (mCallback != null) {            if (mCallback.handleMessage(msg)) {                return;            }        }        handleMessage(msg);    }}

方法很简单，首先判断了 Message.callback是否为空，当不为空时，就会执行Message中传入的回调，而不会执行Handler的handleMessage方法。 当然更多的使用Message.obtain方法去得到一个Message,这样就会执行到handleMessage方法，去处理消息。

下面只剩下Handler的sendMessage方法，看看是怎么发消息的。

public final boolean sendMessage(Message msg){    return sendMessageDelayed(msg, 0);}public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){    if (delayMillis < 0) {        delayMillis = 0;    }    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);}public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {    MessageQueue queue = mQueue;    if (queue == null) {        RuntimeException e = new RuntimeException(                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);        return false;    }    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);}private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {    msg.target = this;    if (mAsynchronous) {        msg.setAsynchronous(true);    }    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}

调用一系统方法，最终也就是调用 queue.enqueueMessage方法 把消息放入消息队列中。

到这里消息从发出，到被Handler接收并调用回调处理的方法的过程 就分析完了。下面还要看看Looper到底是怎么被初始化，并开启looper方法去接收消息的。这里需要来到应用程序 的入口，ActivityThread.main 方法 中

Process.setArgV0("<pre-initialized>");Looper.prepareMainLooper();ActivityThread thread = new ActivityThread();thread.attach(false);if (sMainThreadHandler == null) {    sMainThreadHandler = thread.getHandler();}if (false) {    Looper.myLooper().setMessageLogging(new            LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));}// End of event ActivityThreadMain.Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);Looper.loop();

这里调用了Looper.prepareMainLooper();其实内部也是调用了prepare方法。 可以 看出UI线程的looper是在这里开启的，所以我们在UI线程中looper是系统给我们开启的，所以可以直接使用handler. 而当我们在子线程去实现Handler时必须手动去开启looper,如下。

new Thread(new Runnable() {     @Override     public void run() {         Looper.prepare();         Log.d("xx", "xx11");         Handler handler = new Handler(){             @Override             public void handleMessage(Message msg) {                 Log.d("msg", msg.obj.toString());             }         };         Looper.loop();         Log.d("xx", "xx");         Message message = Message.obtain();         message.obj = "helloworld";         handler.sendMessage(message);     } }).start();

上面Looper.loop()下面的都不会被执行到，因为线程会一直阻塞。 再看看上边的main方法， UI线程其实是ActivityThread这个线程， Looper.loop()在方法 必须是在最后执行。主线程中也有一个自己的Handler H,这个handler就是用来处理组件运行。

Handler的运行机制已经分析完了，下面再理一下UI线程中Handler的工作流程

• 程序入口main- > Looper.prepareMainLooper() -> ActivityThread 开启UI线程 ->
  Looper.loop() 等侍;

• UI线程-> 初始化Handler- > 子线程 Handler.SendMessage->
  MessageQueue.enqueueMessage插入消息 -> Loop.loop() - > MessageQueue.next
  -> Handler.dispathcerMessage-> HandlerMessage.

不会画图，只能这样表示下了。下面再看下Handler.post方法， 这个方法可以直接在子线程中使用，并在内部的Runnable中去更新UI.

public final boolean post(Runnable r){   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);}private static Message getPostMessage(Runnable r) {    Message m = Message.obtain();    m.callback = r;    return m;}

看其实内部还是使用了Message,并把这里Runnable传递 到Message的callback中，并在 Handler.dispatcher中调用，上面已经分析到。