十、Android的消息机制

从开发的角度来说，Handler是Android消息机制的上层接口，这使得在开发过程中只需要和Handler交互即可。
Handler的使用过程很简单，通过它可以轻松地将一个任务切换到Handler所在的线程中去执行。
Android的消息机制主要指Handler的运行机制，Handler的运行需要底层的MessageQueue和Looper的支撑。

MessageQueue的中文翻译是消息队列，，它的内部存储了一组消息，以队列的形式对外提供插入和删除的工作。虽然叫消息队列，但是它的内部存储结构并不是真正的队列，而是采用单链表的数据结构来存储消息列表。

Looper的中文翻译为循环，在这里可以理解为消息循环，由于MessageQueue只是一个消息的存储单元，它不能去处理消息，而Looper就填补了这个功能，Looper会以无限循环的形式去查找是否有新消息，如果有的话就处理消息，否则就一直等待着。

Looper中还有一个特殊的概念，那就是ThreadLocal，ThreadLocal并不是线程，它的作用是可以在每个线程中存储数据。我们知道，Handler创建的时候会采用当前线程的Looper来构造消息循环系统，那么Handler内部如何获取到当前的线程的Looper呢，这就要使用到ThreadLocal，ThreadLocal可以在不同的线程中互不干扰地存储并提供数据，通过ThreadLocal可以轻松获取每个线程的Looper。需要注意的是，线程默认是没有Looper的，如果需要使用Handler就必须为线程创建Looper。主线程ActivityThread，创建的时候会去初始化Looper，所以主线程默认可以使用Handler。

1.Android的消息机制概述

Android的消息机制主要是指Handler的运行机制，以及Handler所附带的MessageQueue和Looper的工作过程，这三者实际上是一个整体，只不过我们在开发的过程中比较多地接触到Handler而已。

Android为什么不允许在子线程中访问UI呢？
这是因为Android的UI控件不是线程安全的，如果在多线程中并发访问可能会导致UI控件处于不可预期的状态。
为什么系统不对UI控件的访问加上锁机制呢？
首先加上锁机制会让UI访问的逻辑变得复杂，其次锁机制会降低UI访问的效率，因为锁机制会阻塞某些线程的执行。

Handler的工作原理:
Handler创建的时候回采用当前线程的Looper来构建内部的消息循环系统，如果当前线程没有Looper，就会报错;
Handler创建完毕后，这个时候其内部的Looper以及MessageQueue就可以和Handler一起协同工作了，然后通过Handler的post方法将一个Runnable投递到Handler内部的Looper中去处理，也可以通过Handler的send方法发送一个消息，这个消息同样会在Looper中去处理。其实post方法最终也是通过send方法来完成的。

Send方法的工作过程:
当Handler的send方法被调用时，它会调用MessageQueue的enqueueMessage方法将这个消息放入消息队列中，然后Looper发现有新消息到来时，就会处理这个消息，最终消息中的Runnable或者Handler的handleMessage方法就会被调用。注意Looper是运行在创建Handler所在的线程中的，这样一来Handler中的业务逻辑就被切换到创建Handler所在的线程中去了。

2.Android的消息机制分析

2.1.ThreadLocal的工作原理

ThreadLocal是一个线程内部的数据存储类，通过它可以在指定的线程中存储数据，数据存储后，只有在指定的线程中可以获取到存储的数据，对于其他线程来说则无法获取到数据。

当某些数据是以线程为作用域并且不同线程具有不同的数据副本的时候，就可以考虑使用ThreadLocal。

2.2.消息队列的工作原理

消息队列在Android中指的是MessageQueue，MessageQueue主要包含两个操作插入和读取。
读取操作本身会伴随着删除操作，插入和读取对应的方法分别为enqueueMessage和next，其中enqueueMessage是往消息队列中插入一条信息，而next的作用是从消息队列中取出一条信息并将其从消息队列中移除。
尽管MessageQueue叫消息队列，但是它的内部实现并不是用的队列，实际上它是通过一个单链表的数据结构来维护消息列表，单链表在插入和删除上面比较有优势。

2.3.Looper的工作原理

Looper在Android的消息机制中扮演着消息循环的角色，具体来说就是它会不停地从MessageQueue中查看是否有新的消息，如果有新的消息，就会立刻处理，否则就会一直阻塞在那里。
Handler的工作需要Looper，如果没有Looper就会报错，那么如何为一个线程创建Looper呢？
通过Looper.prepare()即可为当前线程创建一个Looper，接着通过Looper.loop()来开启消息循环。

new Thread("Thread2") {  @override  public void run() {    Looper.prepare();    Handler handler = new Handler();    Looper.loop();  }}

Looper提供了quit和quitSafely来退出一个Looper，二者的区别是:
quit会直接退出Looper，而quitSafely只是设定一个退出标记，然后把消息队列中的已有的消息处理完毕后才安全地退出。
Looper退出后，通过Handler发送的消息会失败，这个时候Handler的send方法会返回false。

在子线程中，如果手动为其创建了Looper，那么在所有的事情完成以后应该调用quit方法来终止消息循环，否则，这个子线程就一直处于等待状态，而如果退出Looper之后，这个线程就会立刻终止，因此建议在不需要的时候终止Looper。

2.4.Handler的工作原理

如果是post来的runnable直接执行，没有的话，再去send的消息。

3.主线程的消息循环

Android的主线程就是ActivityThread，主线程的入口方法为main，在main方法中系统会通过Looper.prepareMainLooper()来创建主线程的Looper以及MessageQueue，并通过Looper.loop()来开启主线程的消息循环。
主线程的消息循环开始之后，ActivityThread还需要一个Handler来和消息队列进行交互，这个Handler就是ActivityThread.H，它内部定义了一组消息类型，主要包含了四大组件的启动和停止过程。

ActivityThread通过ApplicationThread和AMS进行进程间通信，AMS以进程间通信的方式完成ActivityThread的请求后会回调ApplicationThread中的Binder方法，然后ApplicationThread会向H发送消息，H收到消息后会将ApplicationThread中的逻辑切换到ActivityThread中去执行，即切换到主线程中去执行，这个过程就是主线程的消息循环。