Android消息机制

基本概念

1. 消息：Message</br>
   消息（Message）代表一个行为（what）或者一串动作（Runnable）,每一个消息在加入消息队列时，都有明确的目标（Handler）;
2. 消息队列：MessageQueue</br>
   以队列的形式对外提供插入和删除的工作，其内部结构是以链表的形式存储消息的。
3. Looper</br>
   Looper是循环的意思，它负责从消息队列中循环的取出消息然后把消息交给目标(Handler)处理。
4. Handler</br>
   消息的真正处理者，具备获取消息、发送消息、处理消息、移除消息等功能。
5. 线程</br>
   线程，CPU调度资源的基本单位。Android中的消息机制也是基于线程中的概念。
6. ThreadLocal</br>
   可以理解为ThreadLocalData,ThreadLocal的作用是提供线程内的局部变量（TLS），这种变量在线程的生命周期内起作用，每一个线程有他自己所属的值（线程隔离）。

为什么需要消息机制

不阻塞UI线程

Android应用程序启动时，系统会创建一个主线程，负责与UI组件（widget、view）进行交互，比如控制UI界面界面显示、更新等；分发事件给UI界面处理，比如按键事件、触摸事件、屏幕绘图事件等，因此，Android主线程也称为UI线程。
由此可知，UI线程只能处理一些简单的、短暂的操作，如果要执行繁重的任务或者耗时很长的操作，比如访问网络、数据库、下载等，这种单线程模型会导致线程运行性能大大降低，甚至阻塞UI线程，如果被阻塞超过5秒，系统会提示应用程序无相应对话框，缩写为ANR，导致退出整个应用程序或者短暂杀死应用程序。

并发程序设计的有序性

单线程模型的UI主线程也是不安全的。线程安全简单理解为：当一个线程访问功能资源时，对该资源进程了保护，比如加了锁机制，当前线程在没有访问结束释放锁之前，其他线程只能等待直到释放锁才能访问，这样的线程就是安全的。

Android只允许主线程更新UI界面。子线程处理后的结果无法和主线程交互，即无法直接访问主线程，这就要用到Handler机制来解决此问题。基于Handler机制，在子线程先获得Handler对象，该对象将数据发送到主线程消息队列，主线程通过Loop循环获取消息交给Handler处理。

消息机制架构

我们平时接触到的Looper、Message、Handler都是用JAVA实现的，Android是一个基于Linux的系统，底层用C、C++实现的，而且还有NDK的存在，Android消息驱动的模型为了消息的及时性、高效性，在Native层也设计了Java层对应的类如Looper、MessageQueue等。

Android消息机制架构

运行机制

运行机制

运行机制一句话总结为：Looper不断从MessageQueue中取出一个Message，然后交给其对应的Handler处理。

总结

1. Looper依赖于MessageQueue和Thread，每个Thread只对应一个Looper，每个Looper只对应一个MessageQueue（一对一）。
2. MessageQueue依赖于Message，每个MessageQueue中有N个待处理消息（一对N）。
3. Message依赖于Handler来进行处理，每个Message有且仅有一个对应的Handler。（一对一）
4. Handler中持有Looper和MessageQueue的引用，可直接对其进行操作。

普通的线程是没有Looper的，如果需要Looper对象，那么必须要先调用Looper.prepare()方法，而且一个线程只能有一个Looper。调用完以后，此线程就成为了所谓的LooperThread,若在当前LooperThread中创建Handler对象，那么此Handler会自动关联到当前线程的Looper对象，也就是拥有Looper的引用。

用法如下：

class LooperThread extends Thread {
    public Handler mHandler;
    
    public void run() {
        Looper.prepare();
        mHandler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
        // process incoming messages here
        }
    };
    
    Looper.loop();
}

Looper是通过管道(pipe)实现的。关于管道，简单来说，管道就是一个文件。在管道的两端，分别是两个打开文件文件描述符，这两个打开文件描述符都是对应同一个文件，其中一个是用来读的，别一个是用来写的。