Android中的消息机制

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前言

Android中的消息机制是指线程之间的通信机制。我们都知道，如果我们在UI主线程中做耗时的操作而无法及时处理时，程序会弹出ANR全名Application Not Responding, 也就是”应用无响应”的对话框。

首先来一张图，从整体上来看一下android消息机制。

view继承关系

Handler：用于发送消息和处理消息
MessageQueue: 一个先进先出的消息队列
Looper：循环者，它不断的循环的遍历查询消息队列

Looper中会创建一个消息队列，并进入消息循环，不断的从消息队列中取出消息，然后分发消息给对应的消息处理函数，如果消息队列为空，它会进入阻塞等待，直到有新的消息到来，然后被唤醒。

源码分析

Looper

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 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));
}

这就是Looper的创建函数，它创建了一个Looper实例并放到ThreadLocal中。
ThreadLocal是一个线程共享和线程安全的，ThreadLocal变量在不同的线程中有不同的副本。

这里，首先检查线程是否有Looper，如果已经有，就报”Only one Looper may be created per thread”异常。也就是说一个线程只能有一个Looper，不能重复创建。

进入Looper的构造函数

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private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

Looper的构造函数中主要是创建了一个消息队列，和赋值当前线程变量。

开启消息循环

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public static void loop() {
    //取出循环者
    final Looper me = myLooper();
    //开始循环之前，必须先创建循环者
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    //从循环者中取出消息队列
    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();
    //进入循环，不断的从消息队列中取出消息，如果没有消息会进入阻塞状态
    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
        final Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }

        final long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;

        final long traceTag = me.mTraceTag;
        if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
            Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
        }
        final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
        final long end;
        try {
            //将消息分发给对应的handler处理
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }
        if (slowDispatchThresholdMs > 0) {
            final long time = end - start;
            if (time > slowDispatchThresholdMs) {
                Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on "
                        + Thread.currentThread().getName() + ", h=" +
                        msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what);
            }
        }

        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);
        }
        //释放资源
        msg.recycleUnchecked();
    }
}

Looper#loop方法的工作，在代码中已经进行注释说明。

Looper#loop中会将消息分发给对应的handler处理。

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msg.target.dispatchMessage(msg);

现在我们进入handler。

Handler

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Handler handler = new Handler(Looper.myLooper());

首先看Handler的构造函数，可以知道Handler是怎么和Looper取得关联的。

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public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) 
{
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

主要为Handler的四个变量赋值，其中确定了Handler是和哪一个Looper关联，和Handler发送消息到对应的哪个消息队列。可以知道，一个Handler只有一个Looper和对应的MessageQueue。而不同的Handler可以共享同一个Looper和MessageQueue，这就看你在初始化Handler时与哪个Looper关联了。

Handler无参数的构造函数是和哪个Looper关联呢？

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public Handler() {
    this(null, false);
}

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    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());
        }
    }

    //取出当前线程的循环者
    mLooper = Looper.myLooper();
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

Handler无参数的构造函数仍然主要是为那四个变量赋值。它会首先取出当前线程的消息循环者，如果线程没有循环者，会报一个异常。

发送消息到循环队列

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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);
}

sendMessage中会调用sendMessageDelayed，sendMessageDelayed再调用sendMessageAtTime，最后会调用enqueueMessage将消息入队。post开头的方法是调用相应send开头的方法的。

进入Handler#enqueueMessage

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private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

在分析Looper#loop时，其中有将消息的分发给相应的Handler处理的逻辑，而正是在第2行代码时，它们取得联系的。然后将消息放入Handler关联的Looper中的消息队列。

在MessageQueue#enqueueMessage中，消息入队时，如果消息队列是阻塞休眠状态，会唤醒消息队列。

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if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
    // New head, wake up the event queue if blocked.
    msg.next = p;
    mMessages = msg;
    needWake = mBlocked;
}

在Looper#loop中，会将消息分发给对应的Handler处理函数dispatchMessage处理

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msg.target.dispatchMessage(msg);

进入Handler#dispatchMessage

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public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

java.lang.Callback

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public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

Handler#Callback

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public interface Callback {
    public boolean handleMessage(Message msg);
}

优先调用Message的callback接口，如果Handler有Callback，调用Callback，否则会调用handleMessage方法。

Handler#handleMessage

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public void handleMessage(Message msg) {
}

这是一个空方法，具体的消息逻辑由我们自己定义。

到此，这个流程已经解释完毕

后话

在非UI线程中只要找好时机也是可以更新UI的。这个会在源码再分析。