use for
相信于此，绝大多数同学都会回答消息机制是android 为了线程间通信而引入的工具。可以轻松的将一个任务切换到handler所在线程执行。android开发规范有规定，不允许于子线程更新ui，这样会触发异常；我们平时使用handler主要都是将子线程切换到主线程中去执行；因此从本质上来来说，Handler并不是专门用于更新UI的，它只是常被开发者用来更新UI。
Q?为何不能在主线程外更新ui呢？
A: 因为Android的UI线程是非线程安全的，应用更新UI，是调用invalidate()方法来实现界面的重绘，而invalidate()方法是非线程安全的，也就是说当我们在非UI线程来更新UI时，可能会有其他的线程或UI线程也在更新UI，这就会导致界面更新的不同步。因此我们不能在非UI主线程中做更新UI的操作。也就是说我们在使用Android中的线程时，要保证： 更新ui都在UI主线程执行.
Q:那为何不将需要更新ui的操作放在UI线程执行呢？
A: 我们都知道在java中，线程存在以下几种基本状态：创建,就绪，运行，阻塞,死亡。我们的应用启动后，所有的交互都是在UI线程完成的；如果在UI执行延时操作，如常见的网络请求，UI线程就会进入阻塞状态；此时用户就无法响应任何操作了；如果此过程超过5秒，就会让程序处于ANR（application not response），这时用户就可能想要和你的应用说声gg了。
Q：Android提供了哪几种线程间通信方式？
A: AsyncTask?,Handler 。为什么AsynTask打了个?呢，我们可以简单看下AsynTask源码，他内部也是接住handler来进行线程间通信的。
Q:MessageQueue存在Targer对象的消息，那和我们正常流程中，由handler传递的消息有什么出入呢？
A： 其实平时我们使用的Message，都是通过Handler发送的，有一些系统消息，他们会直接通过调用MessageQueue发送一个屏障消息，这类消息没有Target，然后配合Handler发送异步消息来使用；当MessageQueue读取到屏障消息后，他们会直接在链表中找到最近的异步消息,直接执行。
feature-要素
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Message（消息单元）
定义一个可以发送到Handler的消息；它定义了消息Id,两个额为的int字段和一个额外的object字段(消息处理对象)，它们可以不被初始化；虽然它的构造方法是public，但是还是建议我们通过obtain系列函数进行定义。 -
MessageQueue(消息队列)
存放所有发送的消息队列，单链表结构，供Looper从中读取数据；延时消息是怎么存取的，这个很有趣； -
Looper(消息读取者)
永动机；其中有个死循环函数Loop()，不断读取MessageQueue中的消息，交给目标处理；问题来了，既然是个死循环，那不是始终会阻塞Looper所在线程吗。这又是如何解决的。 -
Handler(消息分发以及处理者)
通过sendMessage系列函数，会将Message传入MessageQueue中；Looper.loop()读取到消息传递给Handler处理。
desc
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handler创建前，Looper.loop()执行前；需要保证当前线程Looper有创建，而这个保证即Looper.prepare();主线程由于在1ActivityThread1创建时，已经做过，所以无需执行； -
Looper.loop()中有一个死循环，所以线程资源不会释放；在线程运行结束时调用MessageQueue中的quit函数，我们才能释放资源； -
Java中,所有非静态成员变量会持有当前对象的引用（不然你又是怎么引用外部类的各种成员变量和函数等）；那样我们在Activity中通过new Handler(), 创建的对象会持有当前页面的引用;而我们发送的每个消息不能保证是立即执行，以及迅速执行结束的，handler.sendEmptyMessageDelayed;消息是会持有handler做为他的target，那在这个message在通过msg.target.dispatchMessage(msg);会一直被持有；这样会导致messageQueue->message->handler->activity|fragment;在页面被销毁，声明周期执行到desatory时，activity不会得到释放，从而内存泄漏；handler得到消息处理时，如果当前页面已经被销毁，执行Ui更新，又会导致难以预料的问题。 - 针对
3所提的我们可以按以下两种处理：
1：页面destory销毁时，调用handler.removeCallbacksAndMessages(null);
2:通过软引用创建静态Handler对象；
流程解析
android handler流程分析晚上有很多资料；我们这儿简单介绍下：
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Looper,MessageQueue就绪；调用Looper.prepare(),其间会向Looper静态线程变量sThreadLocal插入一个当前线程的Looper;在调用Looper构造函数时，我们会初始化MessageQueue,并将mThread设置为当前Thread.currentThread(); -
Looper.prepare()代码块如下：public static void prepare() { prepare(true); } private static void prepare(boolean quitAllowed) { //sThreadLocal->ThreadLocal对象，里面封装了一个map逻辑，key是线程hash值;static 类变量 if (sThreadLocal.get() != null) {//不允许多次prepare throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));//设置当前线程的Looper }Looper构造函数,以及MessageQueue构造函数如下：private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); //初始化消息池 mThread = Thread.currentThread(); } //是否允许退出 MessageQueue(boolean quitAllowed) { mQuitAllowed = quitAllowed; mPtr = nativeInit(); //线程id } -
接下来我们看下数据插入
sendMessage(Message msg)sendEmptyMessage(int what)sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis)sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis)sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg)
这以上七个方法，可以通过handler向handler所在线程发送消息；其中
1,2,3,4,5都是调用方法6进行执行的；其中方法6中的uptimeMillis取的是系统非休眠时间SystemClock.uptimeMillis()；我们接下来看下
sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis):public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { MessageQueue queue = mQueue; //将线程变量Looper中的queue取出使用 if (queue == null) { //queue判空，其实创建handler时，也是必须要Looper初始化结束；queue创建后的 RuntimeException e = new RuntimeException( this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue"); Log.w("Looper", e.getMessage(), e); return false; } return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);//简单判断，交给enqueueMessage函数执行； }而
7.sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg)调用的函数如下：public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) { 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, 0);//简单判断，交给enqueueMessage函数执行；设置执行时间0 }据此，我们发现所有消息的发送都是通过
MessageQueue的enqueueMessage(Message msg, long when)方法；
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我们来看下
enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { msg.target = this; //将msg的target设置为当前handler；这儿可以看出msg和handler是 n:1的关系 if (mAsynchronous) {//handler是否是异步？默认false；将值赋予msg msg.setAsynchronous(true); } return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);//可以看到，此处最终调用了eqeue的enqueueMessage方法 }那我们看下
enqueueMessage函数（handler的消息基本都是通过该函数放入线程MessageQueue中）：boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { if (msg.target == null) {//handler不能为空 throw new IllegalArgumentException("Message must have a target."); } if (msg.isInUse()) {//消息是否在被使用处理 throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use."); } synchronized (this) {//同步锁 if (mQuitting) {//mQuitting；子线程消息池我们在线程即将结束时，调用这个mQuitting退出；之后发送的消息都是不会被收入消息池的；所以如果遇到消息没有发送成功，我们可能需要判断是不是looper已经退出了； IllegalStateException e = new IllegalStateException( msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread"); Log.w(TAG, e.getMessage(), e); msg.recycle(); return false; } msg.markInUse();//标志该消息被处理了 msg.when = when;//设置执行的时间 Message p = mMessages;//链表头消息 boolean needWake;//是否需要唤醒线程 if (p == null || when == 0 || when < p.when) {//表头无消息||即时消息||当前消息执行时间小于表头时间 // New head, wake up the event queue if blocked. msg.next = p; mMessages = msg; //表头消息替换为放入的msg； needWake = mBlocked;//巧妙处，如果锁住，就唤醒； } else { // Inserted within the middle of the queue. Usually we don't have to wake // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue // and the message is the earliest asynchronous message in the queue. //入队列中，默认不唤醒，仅当头部msg是屏障消息，当前msg是异步消息 needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous(); Message prev; for (;;) { prev = p; p = p.next; //查找到节点 if (p == null || when < p.when) { break; } //需要唤醒&&存在异步？ if (needWake && p.isAsynchronous()) { needWake = false; } } //将msg插入对应节点 msg.next = p; // invariant: p == prev.next prev.next = msg; } // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false. if (needWake) { nativeWake(mPtr); } } return true; } -
于此我们所有的消息入栈已经看完了；那消息是怎么获取的呢；
mBlocked是不是真的代表线程阻塞呢？根据前面的图形介绍，我们知道，Looper中有一个loop函数，他是一个死循环，负责向MessageQueue读取数据，接下来我们来看下这个函数；/** * Run the message queue in this thread. Be sure to call * {@link #quit()} to end the loop. 在线程结束时，要调用looper.quit()退出 */ public static void loop() { final Looper me = myLooper(); //静态方法，获取当前线程的Looper；两个工作线程进行通信，需要先在补获线程调用prepare()，并在其run()结束时，调用quit() if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } final MessageQueue queue = me.mQueue; //获取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(); //清空远程调用端的uid和pid，用当前本地进程的uid和pid替代 final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); // Allow overriding a threshold with a system prop. e.g. // adb shell 'setprop log.looper.1000.main.slow 1 && stop && start' final int thresholdOverride = SystemProperties.getInt("log.looper." + Process.myUid() + "." + Thread.currentThread().getName() + ".slow", 0); boolean slowDeliveryDetected = false; for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block 获取消息可能阻塞线程；我们先分析它，后面的代码下面分析 …… } }MessageQueue.next():Message next() { // Return here if the message loop has already quit and been disposed. // This can happen if the application tries to restart a looper after quit // which is not supported. final long ptr = mPtr; if (ptr == 0) { //在调用quit结束loop后，又一次尝试调用prepare后，此时ptr会为0，不支持 return null; } int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration 默认pendingIdleHandler为0 int nextPollTimeoutMillis = 0; //需要阻塞时间，-1表示无限阻塞，直到消息入栈调用nativeWake唤醒 for (;;) { if (nextPollTimeoutMillis != 0) {//time不为0存在阻塞 Binder.flushPendingCommands(); //native方法，看注释是配合线程长时间阻塞使用，用于释放任何的挂起对象 } nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);//线程阻塞，time阻塞时长 //同步锁 synchronized (this) { // Try to retrieve the next message. Return if found. final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; //当前消息的目标为屏障消息（消息无target），找寻下一个异步消息执行 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) { //when比当前时间大；需要阻塞 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);//计算消息的延时时间 } else { //返回这个将要执行的消息；将mBlocked阻塞置false；将当前message置为执行消息后一个 // Got a message. mBlocked = false;无需阻塞 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; //返回消息，退出当前循环 } } else { // No more messages.没有消息；无限阻塞，直到新消息入列唤醒它 nextPollTimeoutMillis = -1; } // Process the quit message now that all pending messages have been handled. if (mQuitting) { //如果执行了退出。调用dispose（）； dispose(); return null;//返回null作为next()执行结果，注意，此时Looper.loop()也会执行结束 } //idleHandlers->idleHandler是指一个线程当前没有需要立即执行的消息，（延时执行or无消息）时，会执行的一个callback;根据上面的分析，只有在next()执行，且没有需要返回消息时执行 if (pendingIdleHandlerCount < 0 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {//延时执行or无消息 pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size(); //只有调用addIdleHandler加入idle时，count才会增加 } //默认0;无idle时，mBlocked阻塞置为true，执行循环 for (;;) {}内部内容 if (pendingIdleHandlerCount <= 0) { // No idle handlers to run. Loop and wait some more. mBlocked = true; continue; } if (mPendingIdleHandlers == null) { mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)]; } mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers); } // Run the idle handlers. // We only ever reach this code block during the first iteration. for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) { final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i]; mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler boolean keep = false; try { keep = idler.queueIdle();//根据queueIdle返回值，决定是否需要执行后移除该idle } catch (Throwable t) { Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t); } if (!keep) { synchronized (this) { mIdleHandlers.remove(idler); } } } //执行完PendingIdleHandler后，我门将count置为0，不再执行他 // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again. pendingIdleHandlerCount = 0; //执行完idle后，可能有消息准备就绪，我们重新计算阻塞时间 // While calling an idle handler, a new message could have been delivered // so go back and look again for a pending message without waiting. nextPollTimeoutMillis = 0; } }总结一下，
MessageQueue不断获取待执行消息，并可能阻塞线程（没有message or 待执行message的when比当前时间晚）；而MessageQueue提供了一个Idle机制,用于在当前线程没有由于没有待执行Message或者延时Message时执行,而addIdleHandler就是用于添加Idle的我们再回头看下
Looper.loop():for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block 刚刚分析上文，当前消息是延时消息或者消息队列为空时，会进行阻塞 if (msg == null) { //没有消息退出循环，loop结束工作 ； next控制 ；即Mq执行quit退出后，不在执行任何消息 // 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 //日志输出；支持自定义 final Printer logging = me.mLogging; if (logging != null) { logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what); } //Trace用于追踪一个Message执行的；可以结合TraceView等工具查看，具体请百度吧；而我们的Ui线程所有的ui绘制，事件流执行，等都属于一个消息，可以通过Trace进行跟踪； final long traceTag = me.mTraceTag; long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs; long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs; if (thresholdOverride > 0) { slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride; slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride; } final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0); final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0); final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch; final boolean needEndTime = logSlowDispatch; if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) { Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));//跟踪起始 } final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0; final long dispatchEnd; try { msg.target.dispatchMessage(msg); //分发消息 dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0; //记录执行结束时间 } finally { if (traceTag != 0) { Trace.traceEnd(traceTag);//跟踪结束 } } //Slow?没研究，但也是打印相关日志信息的。。 if (logSlowDelivery) { if (slowDeliveryDetected) { if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) { Slog.w(TAG, "Drained"); slowDeliveryDetected = false; } } else { if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery", msg)) { // Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains. slowDeliveryDetected = true; } } } if (logSlowDispatch) { showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", msg); } if (logging != null) { logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); //打印结束时间 } // 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();//msg结合obtion()实现对象复用 }结合代码来看
Looper.loop()所做的事情不多，主要都是用于记录分析Message信息的： -
开启一个死循环，将消息读取交给
MessageQUeue的next()函数，该函数可能导致线程阻塞； -
提供一个
Printer接口，记录打印每个Message的执行开始和结束信息； -
提供的
Trace函数用来记录每个消息的处理信息； -
通过
msg.target.dispatchMessage(msg)执行消息 -
通过
msg.recycleUnchecked()回收消息，使得Message消息池得到复用；Message是一个链表结构，提供了Message.obtion()方法，用于不断的取链表头对象；在表头空时新建；消息执行完调用的recycleUnchecked会将Message相关消息情况，插入链表头至此我们对
Android的消息机制发送和读取有了一个完整的了解：下面附上一个简单的流程图（md的流程图绘制，真心累啊。）
对于一个消息创建流程,加入消息队列,MessageQueue简单通过Mq代表了：
image.png
接下来是消息读取的流程图：
image.png
上面流程图中有涉及到一个新的消息概念屏障消息（无target的消息）：
我们向消息队列MessageQueue发送一个屏障消息，然后再发送一个异步消息；在我们读取到这个屏障消息的时候，我们会找到链表后的第一个异步消息；这样就能快速执行该异步消息了；
系统有一个postSyncBarrier()用来发送屏障消息，但是被隐藏了；我们可以反射调用或者直接向MessageQueue表头反射插入一个Message，但是不建议这样做；
发送异步消息可以通过：创建Handler时，传入异步参数：
public Handler(boolean async);
public Handler(Callback callback, boolean async);
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async);
这样就能发送屏障消息和异步消息了；
在系统源码ViewRootImpl.scheduleTraversals中，为了更快响应UI刷新事件时：
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
//设置同步障碍，确保mTraversalRunnable优先被执行
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
//内部通过Handler发送了一个异步消息
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
if (!mUnbufferedInputDispatch) {
scheduleConsumeBatchedInput();
}
notifyRendererOfFramePending();
pokeDrawLockIfNeeded();
}
mTraversalRunnable调用了performTraversals执行measure、layout、draw
为了让mTraversalRunnable尽快被执行，在发消息之前调用MessageQueue.postSyncBarrier设置了同步屏障
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