概述

Android 的消息機(jī)制主要是指 Handler 的運(yùn)行機(jī)制逞力。Android 規(guī)定只有主線(xiàn)程可以訪(fǎng)問(wèn) UI ，子線(xiàn)程中無(wú)法訪(fǎng)問(wèn) UI糠爬。但是主線(xiàn)程中不建議進(jìn)行耗時(shí)操作寇荧，因?yàn)檫@會(huì)引起 ANR。
系統(tǒng)為什么不允許子線(xiàn)程中訪(fǎng)問(wèn) UI执隧？
如果多線(xiàn)程并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)揩抡，UI 控件處于不可控制的狀態(tài)户侥。如果對(duì) UI 控件的訪(fǎng)問(wèn)上鎖，首先上鎖機(jī)制會(huì)讓 UI 訪(fǎng)問(wèn)的邏輯變得復(fù)雜峦嗤；其次會(huì)降低 UI 的訪(fǎng)問(wèn)效率蕊唐，因?yàn)殒i機(jī)制會(huì)阻塞某些線(xiàn)程的執(zhí)行。所以烁设，采用單線(xiàn)程模型來(lái)處理 UI 操作簡(jiǎn)單高效替梨。

消息機(jī)制解決了我們需要從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)后操作 UI 的矛盾。但是更新 UI 僅僅是 Handler 的一個(gè)使用場(chǎng)景装黑。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)副瀑，Handler 并不是專(zhuān)門(mén)用于更新 UI 的，它只是在更新 UI 的場(chǎng)景中用的比較多曹体。Handler 的使用過(guò)程很簡(jiǎn)單俗扇，通過(guò)它可以輕松的將一個(gè)任務(wù)切換到 Handler 所在的線(xiàn)程中去執(zhí)行。Handler 的運(yùn)行需要底層的 MessageQueue 和 Looper 的支撐箕别。

Android消息機(jī)制有哪些核心成員組成的呢铜幽？

• MessageQueue：
  消息隊(duì)列。 它的內(nèi)部存儲(chǔ)了一組消息串稀，以隊(duì)列的形式對(duì)外提供插入和刪除的操作除抛。但是內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)并不是真正的隊(duì)列，而是采用單鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)消息列表母截。
• Looper：
  消息循環(huán)到忽。以無(wú)限循環(huán)的形式去查詢(xún)是否有新消息，如果有的話(huà)就處理消息清寇，沒(méi)有就一直等待喘漏。
• Handler：
  消息傳遞的主要操作者。將消息從一個(gè)線(xiàn)程傳遞到另外一個(gè)線(xiàn)程华烟。
• ThreadLocal：
  不是線(xiàn)程翩迈，它的作用是可以在每個(gè)線(xiàn)程中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
  Handler 創(chuàng)建的時(shí)候會(huì)采用當(dāng)前線(xiàn)程的 Looper 來(lái)構(gòu)造消息循環(huán)系統(tǒng)盔夜，Handler 內(nèi)部要使用 ThreadLocal 獲取當(dāng)前線(xiàn)程的 Looper负饲。ThreadLocal 可以在不同的線(xiàn)程中互不干擾的存儲(chǔ)并提供數(shù)據(jù)，通過(guò) ThreadLocal 可以輕松獲取每個(gè)線(xiàn)程的 Looper喂链。
  注意：線(xiàn)程默認(rèn)是沒(méi)有 Looper 的返十，如果需要使用 Handler 必須為線(xiàn)程創(chuàng)建 Looper。主線(xiàn)程（UI線(xiàn)程 ActivityThread）被創(chuàng)建時(shí)就會(huì)初始化 Looper椭微，這也是主線(xiàn)程中默認(rèn)可以使用 Handler 的原因洞坑。

Handler分析

Handler 是Android消息機(jī)制的上層類(lèi)，也是Android消息機(jī)制中我們接觸最多的類(lèi)蝇率。使用消息機(jī)制的時(shí)候迟杂，我們都是通過(guò) Handler 的 post 和 send 系列方法開(kāi)始的匈仗，我們從這里開(kāi)始分析，借助源碼逢慌，探索Android消息機(jī)制的底層原理。我們先看 post 系列方法源碼：

public final boolean post(Runnable r) {
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis) {
    return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);
}

public final boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis) {
    return sendMessageAtTime(getPostMessage(r, token), uptimeMillis);
}

public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis) {
    return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}

我們?cè)倏?send 系列方法的源碼：

public final boolean sendMessage(Message msg){
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

public final boolean sendEmptyMessage(int what){
    return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}

public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
    Message msg = Message.obtain();
    msg.what = what;
    return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}

public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {
    Message msg = Message.obtain();
    msg.what = what;
    return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
}

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);
}

畫(huà)個(gè)簡(jiǎn)易的圖间狂，理清這些方法之間的關(guān)系攻泼。

image

圖中可以發(fā)現(xiàn)：post 系列和 send 系列的方法最終都指向了 sendMessageAtTime（）方法。也就是說(shuō)鉴象，send 系列的方法最終都是靠 sendMessageAtTime（）方法實(shí)現(xiàn)的忙菠。我們看下 sendMessageAtTime 方法的實(shí)現(xiàn)：首先獲取一個(gè) MessageQueue，然后傳給 enqueueMessage 方法纺弊，調(diào)用此方法牛欢。下面是 enqueueMessage 方法源碼：

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

可以看到，最后執(zhí)行的是 MessageQueue 類(lèi)的 enqueueMessage 方法淆游。我們知道 MessageQueue有兩個(gè)很重要的方法：enqueueMessage 和 next傍睹。enqueueMessage 負(fù)責(zé)往消息隊(duì)列里添加數(shù)據(jù)，next 負(fù)責(zé)從消息隊(duì)列里取出數(shù)據(jù)犹菱。所以拾稳，handler post 和send 系列的方法做的事情就是往 MessageQueue 里面添加數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在我們知道數(shù)據(jù)是怎么添加到消息隊(duì)列里面去的了腊脱，這是消息傳遞的第一步访得，那第二步就是把消息取出來(lái)進(jìn)行處理，雖然處理消息依然是 handler 的事陕凹，但把消息取出來(lái)卻是 Looper 默默一直干的事悍抑。我們分析下 Looper。

Looper

Looper 是讓我們整個(gè)消息機(jī)制循環(huán)起來(lái)的核心類(lèi)杜耙。普通的線(xiàn)程是沒(méi)有消息隊(duì)列的搜骡，也是無(wú)法使用 Handler 的（主線(xiàn)程：ActivityThread 被創(chuàng)建的時(shí)候默認(rèn)初始化 Looper ，這也是我們可以直接在主線(xiàn)程使用 Handler 的原因）泥技。正是借助 Looper 讓線(xiàn)程成為 Looper 線(xiàn)程浆兰，線(xiàn)程和 Looper 綁定后，也就有了消息隊(duì)列珊豹，因?yàn)橄㈥?duì)列 （MessageQueue） 是放在 Looper 類(lèi)里面的簸呈。那么我們?cè)趺醋隹梢宰屍胀ň€(xiàn)程變成可以使用消息機(jī)制的線(xiàn)程呢？很簡(jiǎn)單店茶，使用 Looper 類(lèi)的兩個(gè)靜態(tài)方法：

• Looper.prepare()
• Looper.loop()

這兩個(gè)方法具體做了什么呢蜕便？我們看下源碼：

public static void prepare() {
    prepare(true);
}

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));
}

prepare 方法很簡(jiǎn)單，里面就做了一件事贩幻，就是給變量 sThreadLocal 設(shè)置值轿腺。sThreadLocal 變量是一個(gè) ThreadLocal 類(lèi)型的變量：

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

如果對(duì) ThreadLocal 不太了解可以先看下這篇文章 Android消息機(jī)制-ThreadLocal两嘴。我們知道，ThreadLocal 的作用就是保證使用 ThreadLocal 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)只屬于當(dāng)前線(xiàn)程族壳，其他線(xiàn)程無(wú)法獲取憔辫。sThreadLocal 泛型是 Looper，所以這個(gè)變量會(huì)存儲(chǔ)一個(gè) Looper 對(duì)象仿荆。prepare（） 方法是調(diào)用了 sThreadLocal 的 set 方法存儲(chǔ)了一個(gè)新建的 Looper 對(duì)象贰您。存儲(chǔ)之前會(huì)判斷是否已經(jīng)有了 Looper 對(duì)象，如果已經(jīng)有了拢操，會(huì)拋異常锦亦。所以，一個(gè)線(xiàn)程中只能有一個(gè) Looper 對(duì)象令境。這樣就保證了這個(gè) Looper 對(duì)象只屬于當(dāng)前線(xiàn)程杠园，而且只有一個(gè) Looper 對(duì)象。我們看看 new Looper（quitAllowed）這步都干了什么：

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

可以看到舔庶，首先抛蚁，構(gòu)造方法是私有的，就是在別的類(lèi)中不能實(shí)例化 Looper 對(duì)象栖茉。方法中就是給兩個(gè)變量賦值篮绿，一個(gè)是我們的消息隊(duì)列 mQueue，一個(gè)是線(xiàn)程對(duì)象 mThread吕漂。此時(shí)亲配，我們的 Looper 對(duì)象有了消息隊(duì)列，而且獲取到了當(dāng)前線(xiàn)程惶凝。然后看下 loop() 方法：

/**
 * Run the message queue in this thread. Be sure to call
 * {@link #quit()} to end the loop.
 */
public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();//1吼虎、獲取looper對(duì)象
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue;//2、獲取消息隊(duì)列

    Binder.clearCallingIdentity();
    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // 取出隊(duì)列中的消息
        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 traceTag = me.mTraceTag;
        if (traceTag != 0) {
            Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
        }
        try {
            msg.target.dispatchMessage(msg);//消息不為空?qǐng)?zhí)行此處
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }

        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }

        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();
    }
}

這里就出現(xiàn)了我們一直想尋找的東西啦苍鲜。首先 1 處通過(guò) myLooper（）方法獲取到存儲(chǔ)的 looper 對(duì)象：

public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

然后 2 處通過(guò)獲取到的 Looper 對(duì)象獲取到對(duì)象中的消息隊(duì)列思灰。獲取到消息隊(duì)列后，通過(guò)一個(gè)不設(shè)參數(shù)的 for 循環(huán)方法不斷取出消息混滔，如果消息不為空洒疚，就執(zhí)行：

msg.target.dispatchMessage(msg);

msg我們都知道是 Message，那么 msg.target 是什么呢坯屿？哈哈油湖，還記得我們前面分析的 Handler 把消息存入消息隊(duì)列的過(guò)程嗎，Handler 的存儲(chǔ)方法：enqueueMessage 方法：

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;//這里把handler對(duì)象賦給了target
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

所以领跛，這個(gè) target 就是我們的 handler 對(duì)象乏德，next 方法取出消息后就調(diào)用了我們 handler 對(duì)象的 dispatchMessage() 方法。這里就是我們能不斷處理消息的關(guān)鍵： Looper 對(duì)象一直在幕后不斷的取出消息給我們的 handler 對(duì)象，然后由 handler 對(duì)象去處理消息喊括。

現(xiàn)在我們已經(jīng)清楚了消息隊(duì)列是什么時(shí)候構(gòu)造的胧瓜，消息是什么時(shí)候存入隊(duì)列的，消息是怎么取出的郑什，還差一步府喳，我們看看 handler 是怎么處理消息的，就是我們上面取出消息后執(zhí)行的方法：dispatchMessage

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

首先判斷 msg 的 callback 是否為空蘑拯，callback 是什么呢劫拢？是我們調(diào)用 post(Runnable r) 方法傳入的 runnable 對(duì)象：

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;
}

不為空的時(shí)候用的是 post 系列方法，如果為空則用的是 send 系列方法强胰。第二步，判斷 mCallback 是否為空妹沙，mCallback 又是什么呢偶洋？

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

看到這里，大家應(yīng)該明白了吧距糖，終于看到我們熟悉的處理消息的方法了：handleMessage玄窝。mCallback 是否為空對(duì)應(yīng)的是 Handler 類(lèi)的不同構(gòu)造方法。

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

我們?cè)趧?chuàng)建 handler 對(duì)象的時(shí)候悍引，可以直接傳入一個(gè)匿名內(nèi)部類(lèi)去實(shí)現(xiàn) handleMessage 方法恩脂；也可以構(gòu)造方法不傳參，然后去實(shí)現(xiàn) handlerMessage 方法趣斤。所以俩块，在 dispatchMessage 方法中，判斷如果 mCallback 為空的話(huà)浓领，執(zhí)行 handleMessage 方法玉凯。這樣，我們就走到了 handleMessage 方法联贩，就可以按照我們的業(yè)務(wù)邏輯去處理消息了漫仆。

最后畫(huà)一張圖總結(jié)一下整個(gè)流程：

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