提起Android消息機(jī)制照瘾，想必都不陌生馅闽。其中包含三個(gè)部分：Handler蚊丐，MessageQueue以及Looper熙参，三者共同協(xié)作，完成消息機(jī)制的運(yùn)行麦备。本篇文章將由淺入深解析Android消息機(jī)制的運(yùn)行原理孽椰，先介紹三者之間的協(xié)作框架，然后從源碼的角度來分析具體的運(yùn)行機(jī)制凛篙。

一黍匾、消息機(jī)制概述

1.消息機(jī)制的簡(jiǎn)介

在Android中使用消息機(jī)制，我們首先想到的就是Handler呛梆。沒錯(cuò)锐涯，Handler是Android消息機(jī)制的上層接口。Handler的使用過程很簡(jiǎn)單填物，通過它可以輕松地將一個(gè)任務(wù)切換到Handler所在的線程中去執(zhí)行纹腌。通常情況下，Handler的使用場(chǎng)景就是更新UI滞磺。
如下就是使用消息機(jī)制的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例：

public class Activity extends android.app.Activity {
    private Handler mHandler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            System.out.println(msg.what);
        }
    };
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState, PersistableBundle persistentState) {
        super.onCreate(savedInstanceState, persistentState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ...............耗時(shí)操作
                Message message = Message.obtain();
                message.what = 1;
                mHandler.sendMessage(message);
            }
        }).start();
    }
}

在子線程中升薯，進(jìn)行耗時(shí)操作，執(zhí)行完操作后击困，發(fā)送消息覆劈，通知主線程更新UI。這便是消息機(jī)制的典型應(yīng)用場(chǎng)景沛励。我們通常只會(huì)接觸到Handler和Message來完成消息機(jī)制责语，其實(shí)內(nèi)部還有兩大助手來共同完成消息傳遞。

2.消息機(jī)制的模型

消息機(jī)制主要包含：MessageQueue目派，Handler和Looper這三大部分坤候，以及Message，下面我們一一介紹企蹭。

Message：需要傳遞的消息白筹，可以傳遞數(shù)據(jù)；

MessageQueue：消息隊(duì)列谅摄，但是它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)并不是用的隊(duì)列徒河，實(shí)際上是通過一個(gè)單鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來維護(hù)消息列表，因?yàn)閱捂湵碓诓迦牒蛣h除上比較有優(yōu)勢(shì)送漠。主要功能向消息池投遞消息(MessageQueue.enqueueMessage)和取走消息池的消息(MessageQueue.next)顽照；

Handler：消息輔助類，主要功能向消息池發(fā)送各種消息事件(Handler.sendMessage)和處理相應(yīng)消息事件(Handler.handleMessage)；

Looper：不斷循環(huán)執(zhí)行(Looper.loop)代兵，從MessageQueue中讀取消息尼酿，按分發(fā)機(jī)制將消息分發(fā)給目標(biāo)處理者。

3.消息機(jī)制的架構(gòu)

消息機(jī)制的運(yùn)行流程：在子線程執(zhí)行完耗時(shí)操作植影，當(dāng)Handler發(fā)送消息時(shí)裳擎，將會(huì)調(diào)用MessageQueue.enqueueMessage，向消息隊(duì)列中添加消息思币。當(dāng)通過Looper.loop開啟循環(huán)后鹿响，會(huì)不斷地從線程池中讀取消息，即調(diào)用MessageQueue.next谷饿，然后調(diào)用目標(biāo)Handler（即發(fā)送該消息的Handler）的dispatchMessage方法傳遞消息惶我，然后返回到Handler所在線程，目標(biāo)Handler收到消息各墨，調(diào)用handleMessage方法，接收消息启涯，處理消息贬堵。

二坷剧、消息機(jī)制的源碼解析

1.Looper

要想使用消息機(jī)制，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Looper喊暖。
初始化Looper
無參情況下惫企，默認(rèn)調(diào)用prepare(true);表示的是這個(gè)Looper可以退出，而對(duì)于false的情況則表示當(dāng)前Looper不可以退出陵叽。雅任。

 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));
    }

這里看出风范，不能重復(fù)創(chuàng)建Looper，只能創(chuàng)建一個(gè)沪么。創(chuàng)建Looper,并保存在ThreadLocal硼婿。其中ThreadLocal是線程本地存儲(chǔ)區(qū)（Thread Local Storage，簡(jiǎn)稱為TLS）禽车，每個(gè)線程都有自己的私有的本地存儲(chǔ)區(qū)域寇漫，不同線程之間彼此不能訪問對(duì)方的TLS區(qū)域。
開啟Looper

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();  //獲取TLS存儲(chǔ)的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;  //獲取Looper對(duì)象中的消息隊(duì)列

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

    for (;;) { //進(jìn)入loop的主循環(huán)方法
        Message msg = queue.next(); //可能會(huì)阻塞,因?yàn)閚ext()方法可能會(huì)無限循環(huán)
        if (msg == null) { //消息為空殉摔，則退出循環(huán)
            return;
        }

        Printer logging = me.mLogging;  //默認(rèn)為null州胳，可通過setMessageLogging()方法來指定輸出，用于debug功能
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg); //獲取msg的目標(biāo)Handler逸月，然后用于分發(fā)Message 
        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }

        final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
        if (ident != newIdent) {
         
        }
        msg.recycleUnchecked(); 
    }
}

loop()進(jìn)入循環(huán)模式栓撞，不斷重復(fù)下面的操作，直到消息為空時(shí)退出循環(huán):
讀取MessageQueue的下一條Message（關(guān)于next()碗硬，后面詳細(xì)介紹）瓤湘；
把Message分發(fā)給相應(yīng)的target。

當(dāng)next()取出下一條消息時(shí)恩尾，隊(duì)列中已經(jīng)沒有消息時(shí)弛说，next()會(huì)無限循環(huán)，產(chǎn)生阻塞翰意。等待MessageQueue中加入消息木人，然后重新喚醒。

主線程中不需要自己創(chuàng)建Looper冀偶，這是由于在程序啟動(dòng)的時(shí)候醒第，系統(tǒng)已經(jīng)幫我們自動(dòng)調(diào)用了Looper.prepare()方法。查看ActivityThread中的main()方法进鸠，代碼如下所示：

  public static void main(String[] args) {
..........................
        Looper.prepareMainLooper();
  ..........................
        Looper.loop();
  ..........................
        
    }

其中``prepareMainLooper()方法會(huì)調(diào)用prepare(false)`方法淘讥。

2.Handler

創(chuàng)建Handler

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

public Handler(Callback callback, boolean async) {
   .................................
    //必須先執(zhí)行Looper.prepare()，才能獲取Looper對(duì)象堤如，否則為null.
    mLooper = Looper.myLooper();  //從當(dāng)前線程的TLS中獲取Looper對(duì)象
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException("");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue; //消息隊(duì)列蒲列，來自Looper對(duì)象
    mCallback = callback;  //回調(diào)方法
    mAsynchronous = async; //設(shè)置消息是否為異步處理方式
}

對(duì)于Handler的無參構(gòu)造方法，默認(rèn)采用當(dāng)前線程TLS中的Looper對(duì)象搀罢，并且callback回調(diào)方法為null蝗岖，且消息為同步處理方式。只要執(zhí)行的Looper.prepare()方法榔至，那么便可以獲取有效的Looper對(duì)象抵赢。

3.發(fā)送消息

發(fā)送消息有幾種方式，但是歸根結(jié)底都是調(diào)用了sendMessageAtTime()方法。

在子線程中通過Handler的post()方式或send()方式發(fā)送消息铅鲤，最終都是調(diào)用了sendMessageAtTime()方法划提。

post方法

 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);
    }

send方法

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);
    }

就連子線程中調(diào)用Activity中的runOnUiThread()中更新UI，其實(shí)也是發(fā)送消息通知主線程更新UI邢享，最終也會(huì)調(diào)用sendMessageAtTime()方法鹏往。

 public final void runOnUiThread(Runnable action) {
        if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
            mHandler.post(action);
        } else {
            action.run();
        }
    }

如果當(dāng)前的線程不等于UI線程(主線程)，就去調(diào)用Handler的post()方法骇塘，最終會(huì)調(diào)用sendMessageAtTime()方法伊履。否則就直接調(diào)用Runnable對(duì)象的run()方法。

下面我們就來一探究竟款违，到底sendMessageAtTime()方法有什么作用唐瀑？
sendMessageAtTime()

 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
       //其中mQueue是消息隊(duì)列，從Looper中獲取的
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        //調(diào)用enqueueMessage方法
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

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

可以看到sendMessageAtTime()`方法的作用很簡(jiǎn)單插爹，就是調(diào)用MessageQueue的enqueueMessage()方法哄辣，往消息隊(duì)列中添加一個(gè)消息。
下面來看enqueueMessage()方法的具體執(zhí)行邏輯赠尾。
enqueueMessage()

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    // 每一個(gè)Message必須有一個(gè)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) {  //正在退出時(shí)力穗，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為null(代表MessageQueue沒有消息） 或者msg的觸發(fā)時(shí)間是隊(duì)列中最早的萍虽， 則進(jìn)入該該分支
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
            needWake = mBlocked; 
        } else {
            //將消息按時(shí)間順序插入到MessageQueue睛廊。一般地形真，不需要喚醒事件隊(duì)列杉编，除非
            //消息隊(duì)頭存在barrier，并且同時(shí)Message是隊(duì)列中最早的異步消息咆霜。
            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;
        }
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

MessageQueue是按照Message觸發(fā)時(shí)間的先后順序排列的邓馒，隊(duì)頭的消息是將要最早觸發(fā)的消息。當(dāng)有消息需要加入消息隊(duì)列時(shí)蛾坯，會(huì)從隊(duì)列頭開始遍歷光酣，直到找到消息應(yīng)該插入的合適位置，以保證所有消息的時(shí)間順序脉课。

4.獲取消息

當(dāng)發(fā)送了消息后救军，在MessageQueue維護(hù)了消息隊(duì)列，然后在Looper中通過loop()方法倘零，不斷地獲取消息唱遭。上面對(duì)loop()方法進(jìn)行了介紹，其中最重要的是調(diào)用了queue.next()方法,通過該方法來提取下一條信息呈驶。下面我們來看一下next()方法的具體流程拷泽。
next()

Message next() {
    final long ptr = mPtr;
    if (ptr == 0) { //當(dāng)消息循環(huán)已經(jīng)退出，則直接返回
        return null;
    }
    int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循環(huán)迭代的首次為-1
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
            Binder.flushPendingCommands();
        }
        //阻塞操作，當(dāng)?shù)却齨extPollTimeoutMillis時(shí)長(zhǎng)司致，或者消息隊(duì)列被喚醒拆吆，都會(huì)返回
        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
        synchronized (this) {
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {
                //當(dāng)消息Handler為空時(shí)，查詢MessageQueue中的下一條異步消息msg脂矫，為空則退出循環(huán)枣耀。
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    //當(dāng)異步消息觸發(fā)時(shí)間大于當(dāng)前時(shí)間，則設(shè)置下一次輪詢的超時(shí)時(shí)長(zhǎng)
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    // 獲取一條消息羹唠，并返回
                    mBlocked = false;
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    //設(shè)置消息的使用狀態(tài)奕枢，即flags |= FLAG_IN_USE
                    msg.markInUse();
                    return msg;   //成功地獲取MessageQueue中的下一條即將要執(zhí)行的消息
                }
            } else {
                //沒有消息
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
         //消息正在退出，返回null
            if (mQuitting) {
                dispose();
                return null;
            }
            ...............................
    }
}

nativePollOnce是阻塞操作佩微，其中nextPollTimeoutMillis代表下一個(gè)消息到來前缝彬，還需要等待的時(shí)長(zhǎng)；當(dāng)nextPollTimeoutMillis = -1時(shí)哺眯，表示消息隊(duì)列中無消息谷浅，會(huì)一直等待下去。
可以看出next()方法根據(jù)消息的觸發(fā)時(shí)間奶卓，獲取下一條需要執(zhí)行的消息,隊(duì)列中消息為空時(shí)一疯，則會(huì)進(jìn)行阻塞操作。

5.分發(fā)消息

在loop()方法中夺姑，獲取到下一條消息后墩邀，執(zhí)行msg.target.dispatchMessage(msg)，來分發(fā)消息到目標(biāo)Handler對(duì)象盏浙。
下面就來具體看下dispatchMessage(msg)方法的執(zhí)行流程眉睹。
dispatchMessage()

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        //當(dāng)Message存在回調(diào)方法，回調(diào)msg.callback.run()方法废膘；
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            //當(dāng)Handler存在Callback成員變量時(shí)竹海，回調(diào)方法handleMessage()；
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        //Handler自身的回調(diào)方法handleMessage()
        handleMessage(msg);
    }
}

private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
    }

分發(fā)消息流程：
當(dāng)Message的msg.callback不為空時(shí)丐黄，則回調(diào)方法msg.callback.run();
當(dāng)Handler的mCallback不為空時(shí)斋配，則回調(diào)方法mCallback.handleMessage(msg)；
最后調(diào)用Handler自身的回調(diào)方法handleMessage()灌闺，該方法默認(rèn)為空艰争，Handler子類通過覆寫該方法來完成具體的邏輯。

消息分發(fā)的優(yōu)先級(jí)：
Message的回調(diào)方法：message.callback.run()桂对，優(yōu)先級(jí)最高甩卓；
Handler中Callback的回調(diào)方法：Handler.mCallback.handleMessage(msg)，優(yōu)先級(jí)僅次于1接校；
Handler的默認(rèn)方法：Handler.handleMessage(msg)猛频，優(yōu)先級(jí)最低狮崩。

對(duì)于很多情況下，消息分發(fā)后的處理方法是第3種情況鹿寻，即Handler.handleMessage()睦柴，一般地往往通過覆寫該方法從而實(shí)現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯。

三毡熏、總結(jié)

以上便是消息機(jī)制的原理坦敌，以及從源碼角度來解析消息機(jī)制的運(yùn)行過程×》ǎ可以簡(jiǎn)單地用下圖來理解狱窘。