消息机制 由Handler/Looper/MessageQueue/Message等构成的
Android有大量的消息驱动方式来进行交互，比如Android的四剑客Activity, Service, Broadcast, ContentProvider的启动过程的交互，都离不开消息机制，Android某种意义上也可以说成是一个以消息驱动的系统。消息机制涉及MessageQueue/Message/Looper/Handler这4个类。
消息机制主要包含：
- Message：消息分为硬件产生的消息(如按钮、触摸)和软件生成的消息；
- MessageQueue：消息队列的主要功能向消息池投递消息(MessageQueue.enqueueMessage)和取走消息池的消息(MessageQueue.next)；
- Handler：消息辅助类，主要功能向消息池发送各种消息事件(Handler.sendMessage)和处理相应消息事件(Handler.handleMessage)；
- Looper：不断循环执行(Looper.loop)，按分发机制将消息分发给目标处理者。
架构图
- Looper有一个MessageQueue消息队列；
- MessageQueue有一组待处理的Message；
- Message中有一个用于处理消息的Handler；
- Handler中有Looper和MessageQueue。
如何使用 Handler
- 创建 Handler
private Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
//接收处理 收到的消息
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what) {
case 0:
Log.e("====",msg.obj);
break;
case 1:
break;
default:
}
}
};
- 创建并发送 Message
// 获取一个 Message
Message message = Message.obtain();
message.what = 0;
message.obj = new Object();
// 使用 Handler 发送 Message
// 消息发送完成后 Handler 的 handleMessage(Message msg) 会处理消息
handler.sendMessage(message);
// 延迟 1s 发送 Message
handler.sendMessageDelayed(message, 1000);
// 发送一个空的 Message
handler.sendEmptyMessage(message.what);
// 延迟发送一个空的 Message
handler.sendEmptyMessageDelayed(0, 1000);
// 还可以这样
// 创建 Message 并绑定 Handler
Message message = handler.obtainMessage();
message.what = 0;
message.obj = new Object();
// 发送 Message
message.sendToTarget();
- 使用 Handler 子线程请求数据，主线程刷新 UI
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// // 获取一个 Message
// Message message = Message.obtain();
// message.what = 0;
// message.obj = new Object();
// // 使用 Handler 发送 Message
// // 消息发送完成后 Handler 的 handleMessage(Message msg) 会处理消息
// handler.sendMessage(message);
//
// // 延迟 1s 发送 Message
// handler.sendMessageDelayed(message, 1000);
// // 发送一个空的 Message
// handler.sendEmptyMessage(message.what);
// // 延迟发送一个空的 Message
// handler.sendEmptyMessageDelayed(0, 1000);
//
// // 还可以这样
// // 创建 Message 并绑定 Handler
// Message message = handler.obtainMessage();
// message.what = 0;
// message.obj = new Object();
//
// // 发送 Message
// message.sendToTarget();
// 方法一：将数据作为 Message 的 obj 发送出去，在 handleMessage 中刷新 UI
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 1;
msg.obj = "可以是个对象";
handler.sendMessage(msg);
// 方法二：直接在 post 中刷新 UI
handler.post(new Runnable() {
@Override public void run() {
// 使用 datas 刷新 UI
// 这个方法也会在 Handler 创建的线程执行
textView.setText("在handler 创建的线程中执行");
}
});
}
}).start();
同样的handler 不止可以在主线程创建,可以在其他线程中创建, 需要调用 Looper.prepare(),和Looper.loop();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
//处理相应的逻辑
}
};
Looper.loop();
}
}).start();
看完了 Handler 的基本用法,接下来就要从源码角度来探索下 消息传递机制接下来 逐个类去分析源码;
Looper
prepare()
对于无参的情况，默认调用prepare(true)，表示的是这个Looper运行退出，而对于false的情况则表示当前Looper不运行退出,主线程调用的就是prepare(false)。
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//每个线程只允许执行一次该方法，第二次执行时线程的TLS已有数据，则会抛出异常。
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//创建Looper对象，并保存到当前线程的TLS区域
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
这里的sThreadLocal是ThreadLocal类型，下面，先说说ThreadLocal。
ThreadLocal： 线程本地存储区（Thread Local Storage，简称为TLS），每个线程都有自己的私有的本地存储区域，不同线程之间彼此不能访问对方的TLS区域。
ThreadLocal的get()和set()方法操作的类型都是泛型，接着回到前面提到的sThreadLocal变量，其定义如下：
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>()
可见sThreadLocal的get()和set()操作的类型都是Looper类型。
Looper.prepare()
Looper.prepare()在每个线程只允许执行一次，该方法会创建Looper对象，Looper的构造方法中会创建一个MessageQueue对象，再将Looper对象保存到当前线程TLS。
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); //创建MessageQueue对象.
mThread = Thread.currentThread(); //记录当前线程.
}
另外，与prepare()相近功能的，还有一个prepareMainLooper()方法，该方法主要在ActivityThread类中使用。
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false); //设置不允许退出的Looper
synchronized (Looper.class) {
//将当前的Looper保存为主Looper，每个线程只允许执行一次。
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
loop()
public static void loop() {
final Looper me = myLooper(); //获取TLS存储的Looper对象
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue; //获取Looper对象中的消息队列
Binder.clearCallingIdentity();
//确保在权限检查时基于本地进程，而不是基于最初调用进程。
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) { //进入loop的主循环方法
Message msg = queue.next(); //可能会阻塞
if (msg == null) { //没有消息，则退出循环
return;
}
Printer logging = me.mLogging; //默认为null，可通过setMessageLogging()方法来指定输出，用于debug功能
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg); //用于分发Message
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); //确保分发过程中identity不会损坏
if (ident != newIdent) {
//打印identity改变的log，在分发消息过程中是不希望身份被改变的。
}
msg.recycleUnchecked(); //将Message放入消息池
}
}
loop()进入循环模式，不断重复下面的操作，直到没有消息时退出循环
- 读取MessageQueue的下一条Message；
- 把Message分发给相应的target；
- 再把分发后的Message回收到消息池，以便重复利用。
这是这个消息处理的核心部分。另外，上面代码中可以看到有logging方法，这是用于debug的，默认情况下logging == null，通过设置setMessageLogging()用来开启debug工作。
quit()
public void quit() {
mQueue.quit(false); //消息移除
}
public void quitSafely() {
mQueue.quit(true); //安全地消息移除
}
Looper.quit()方法的实现最终调用的是MessageQueue.quit()方法
void quit(boolean safe) {
// 当mQuitAllowed为false，表示不运行退出，强行调用quit()会抛出异常
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) { //防止多次执行退出操作
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked(); //移除尚未触发的所有消息
} else {
removeAllMessagesLocked(); //移除所有的消息
}
//mQuitting=false，那么认定为 mPtr != 0
nativeWake(mPtr);
}
}
消息退出的方式：
- 当safe =true时，只移除尚未触发的所有消息，对于正在触发的消息并不移除；
- 当safe =flase时，移除所有的消息
myLooper
用于获取TLS存储的Looper对象
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
post
发送消息，并设置消息的callback，用于处理消息。
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;
}
Handler
创建Handler
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
//匿名类、内部类或本地类都必须申明为static，否则会警告可能出现内存泄露
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
//必须先执行Looper.prepare()，才能获取Looper对象，否则为null.
mLooper = Looper.myLooper(); //从当前线程的TLS中获取Looper对象
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException("");
}
mQueue = mLooper.mQueue; //消息队列，来自Looper对象
mCallback = callback; //回调方法
mAsynchronous = async; //设置消息是否为异步处理方式
}
对于Handler的无参构造方法，默认采用当前线程TLS中的Looper对象，并且callback回调方法为null，且消息为同步处理方式。只要执行的Looper.prepare()方法，那么便可以获取有效的Looper对象。
public Handler(Looper looper) {
this(looper, null, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
Handler类在构造方法中，可指定Looper，Callback回调方法以及消息的处理方式(同步或异步)，对于无参的handler，默认是当前线程的Looper。
消息分发机制
在Looper.loop()中，当发现有消息时，调用消息的目标handler，执行dispatchMessage()方法来分发消息。
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
//当Message存在回调方法，回调msg.callback.run()方法；
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
//当Handler存在Callback成员变量时，回调方法handleMessage()；
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//Handler自身的回调方法handleMessage()
handleMessage(msg);
}
}
分发消息流程：
- 1.当Message的回调方法不为空时，则回调方法msg.callback.run()，其中callBack数据类型为Runnable,否则进入步骤2；
- 2.当Handler的mCallback成员变量不为空时，则回调方法mCallback.handleMessage(msg),否则进入步骤3；
- 3.调用Handler自身的回调方法handleMessage()，该方法默认为空，Handler子类通过覆写该方法来完成具体的逻辑。
对于很多情况下，消息分发后的处理方法是第3种情况，即Handler.handleMessage()，一般地往往通过覆写该方法从而实现自己的业务逻辑。
消息发送
发送消息调用链
可以发现所有的发消息方式，最终都是调用MessageQueue.enqueueMessage();
Handler.sendEmptyMessage()等系列方法最终调用MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)，将消息添加到消息队列中，其中uptimeMillis为系统当前的运行时间，不包括休眠时间。
obtainMessage
获取消息
public final Message obtainMessage() {
return Message.obtain(this);
}
Handler.obtainMessage()方法，最终调用Message.obtainMessage(this)，其中this为当前的Handler对象。
removeMessages
public final void removeMessages(int what) {
mQueue.removeMessages(this, what, null);
}
Handler是消息机制中非常重要的辅助类，更多的实现都是MessageQueue, Message中的方法，Handler的目的是为了更加方便的使用消息机制。
MessageQueue
MessageQueue是消息机制的Java层和C++层的连接纽带，大部分核心方法都交给native层来处理，其中MessageQueue类中涉及的native方法如下：
创建MessageQueue
在handler 的prepare() 中,Looper 的构造方法里会new出一个 MessageQueue
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
//通过native方法初始化消息队列，其中mPtr是供native代码使用
mPtr = nativeInit();
}
next()
提取下一条message
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) { //当消息循环已经退出，则直接返回
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循环迭代的首次为-1
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//阻塞操作，当等待nextPollTimeoutMillis时长，或者消息队列被唤醒，都会返回
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
//当消息Handler为空时，查询MessageQueue中的下一条异步消息msg，则退出循环。
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
//当异步消息触发时间大于当前时间，则设置下一次轮询的超时时长
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 获取一条消息，并返回
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
//设置消息的使用状态，即flags |= FLAG_IN_USE
msg.markInUse();
return msg; //成功地获取MessageQueue中的下一条即将要执行的消息
}
} else {
//没有消息
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
//消息正在退出，返回null
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
//当消息队列为空，或者是消息队列的第一个消息时
if (pendingIdleHandlerCount < 0 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
//没有idle handlers 需要运行，则循环并等待。
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
//只有第一次循环时，会运行idle handlers，执行完成后，重置pendingIdleHandlerCount为0.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; //去掉handler的引用
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle(); //idle时执行的方法
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
//重置idle handler个数为0，以保证不会再次重复运行
pendingIdleHandlerCount = 0;
//当调用一个空闲handler时，一个新message能够被分发，因此无需等待可以直接查询pending message.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
nativePollOnce是阻塞操作，其中nextPollTimeoutMillis代表下一个消息到来前，还需要等待的时长；当nextPollTimeoutMillis = -1时，表示消息队列中无消息，会一直等待下去。
当处于空闲时，往往会执行IdleHandler中的方法。当nativePollOnce()返回后，next()从mMessages中提取一个消息。
enqueueMessage
添加一条消息到消息队列
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// 每一个普通Message必须有一个target
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) { //正在退出时，回收msg，加入到消息池
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
//p为null(代表MessageQueue没有消息） 或者msg的触发时间是队列中最早的， 则进入该该分支
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; //当阻塞时需要唤醒
} else {
//将消息按时间顺序插入到MessageQueue。一般地，不需要唤醒事件队列，除非
//消息队头存在barrier，并且同时Message是队列中最早的异步消息。
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p;
prev.next = msg;
}
//消息没有退出，我们认为此时mPtr != 0
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue是按照Message触发时间的先后顺序排列的，队头的消息是将要最早触发的消息。当有消息需要加入消息队列时，会从队列头开始遍历，直到找到消息应该插入的合适位置，以保证所有消息的时间顺序。
removeMessages
void removeMessages(Handler h, int what, Object object) {
if (h == null) {
return;
}
synchronized (this) {
Message p = mMessages;
//从消息队列的头部开始，移除所有符合条件的消息
while (p != null && p.target == h && p.what == what
&& (object == null || p.obj == object)) {
Message n = p.next;
mMessages = n;
p.recycleUnchecked();
p = n;
}
//移除剩余的符合要求的消息
while (p != null) {
Message n = p.next;
if (n != null) {
if (n.target == h && n.what == what
&& (object == null || n.obj == object)) {
Message nn = n.next;
n.recycleUnchecked();
p.next = nn;
continue;
}
}
p = n;
}
}
}
这个移除消息的方法，采用了两个while循环，第一个循环是从队头开始，移除符合条件的消息，第二个循环是从头部移除完连续的满足条件的消息之后，再从队列后面继续查询是否有满足条件的消息需要被移除。
Message
创建消息
每个消息用Message表示，Message主要包含以下内容：
数据类型 成员变量 解释
int what 消息类别
long when 消息触发时间
int arg1 参数1
int arg2 参数2
Object obj 消息内容
Handler target 消息响应方
Runnable callback 回调方法
消息池
在代码中，可能经常看到recycle()方法，咋一看，可能是在做虚拟机的gc()相关的工作，其实不然，这是用于把消息加入到消息池的作用。这样的好处是，当消息池不为空时，可以直接从消息池中获取Message对象，而不是直接创建，提高效率。
静态变量sPool的数据类型为Message，通过next成员变量，维护一个消息池；静态变量MAX_POOL_SIZE代表消息池的可用大小；消息池的默认大小为50。
消息池常用的操作方法是obtain()和recycle()。
obtain
从消息池中获取消息
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null; //从sPool中取出一个Message对象，并消息链表断开
m.flags = 0; // 清除in-use flag
sPoolSize--; //消息池的可用大小进行减1操作
return m;
}
}
return new Message(); // 当消息池为空时，直接创建Message对象
}
obtain()，从消息池取Message，都是把消息池表头的Message取走，再把表头指向next;
recycle
把不再使用的消息加入消息池
public void recycle() {
if (isInUse()) { //判断消息是否正在使用
if (gCheckRecycle) { //Android 5.0以后的版本默认为true,之前的版本默认为false.
throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it is still in use.");
}
return;
}
recycleUnchecked();
}
//对于不再使用的消息，加入到消息池
void recycleUnchecked() {
//将消息标示位置为IN_USE，并清空消息所有的参数。
flags = FLAG_IN_USE;
what = 0;
arg1 = 0;
arg2 = 0;
obj = null;
replyTo = null;
sendingUid = -1;
when = 0;
target = null;
callback = null;
data = null;
synchronized (sPoolSync) {
if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) { //当消息池没有满时，将Message对象加入消息池
next = sPool;
sPool = this;
sPoolSize++; //消息池的可用大小进行加1操作
}
}
}
recycle()，将Message加入到消息池的过程，都是把Message加到链表的表头；
总结
消息机制
相信看了源码之后,现在对消息机制应该是比较清晰了,
- Handler通过sendMessage()发送Message到MessageQueue队列；
- Looper通过loop()，不断提取出达到触发条件的Message，并将Message交给target来处理；
- 经过dispatchMessage()后，交回给Handler的handleMessage()来进行相应地处理。
- 将Message加入MessageQueue时，处往管道写入字符，可以会唤醒loop线程；如果MessageQueue中没有Message，并处于Idle状态，则会执行IdelHandler接口中的方法，往往用于做一些清理性地工作。
消息分发的优先级：
- Message的回调方法：message.callback.run()，优先级最高；
- Handler的回调方法：Handler.mCallback.handleMessage(msg)，优先级仅次于1；
- Handler的默认方法：Handler.handleMessage(msg)，优先级最低。
搬运来源,感谢大神:
Android源码:https://developer.android.google.cn/reference/android/os/Handler.html
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