Android源码解析Handler系列第（三）篇---深入了解Android的消息机制

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Android的消息机制我觉得是每一个弄Android开发的人都要弄懂得问题，也有很多人对它进行研究，Android的消息机制的重要性不强调，但是觉得自己对Android的消息机制了解不深刻，所以决定深入源码，写下三篇博客以记之。因为Message全局池和ThreadLocal对Android的消息机制理解很重要，附上前两篇的博客地址。
Android源码解析Handler系列第（一）篇 --- Message全局池
Android源码解析Handler系列第（二）篇 --- ThreadLocal详解

先来一张图感受一下，下面这张图基本说明了Android的消息机制的工作流程。

Android的消息机制

不看别的，主要涉及的类有Thread，Looper，MessageQueue,Handler,其实还有一个ThreadLocal，这些类都是整套消息机制中很关键的类，下面我们正式分析这套机制是怎么运行的。

要分析这套机制是怎么运行的，要首先从应用程序的入口说起，Android应用程序的入口是ActivityThread类的main方法。下面是main方法中的相关代码。

 public static void main(String[] args) {            Process.setArgV0("");        //创建UI线程所需要的Looper,Looper有何用，后面再说        Looper.prepareMainLooper();        //这里最终启动应用程序        ActivityThread thread = new ActivityThread();        thread.attach(false);        if (sMainThreadHandler == null) {            sMainThreadHandler = thread.getHandler();        }        if (false) {            Looper.myLooper().setMessageLogging(new                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));        }        //执行消息循环        Looper.loop();        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");    }

注意到，入口函数的最后一行代码是Looper调用了静态方法Looper. loop(),而这个loop是死循环，按照正常的理解，在主线程中执行死循环，那么就不能做其他任务了，比如按钮事件的触发，动画的播放等。但是反过来想一想，如果这不是死循环，那么最后一行代码执行完，应用程序不就跑完了嘛。并且这行代码也只能放在main的最后一句，如果放在前面，后面的程序就没有办法进行了。

好滴， Looper.loop()是执行消息循环，去这里看个究竟。

/**   * 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();      if (me == null) {          throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");      }      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();      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          Printer logging = me.mLogging;          if (logging != null) {              logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +                      msg.callback + ": " + msg.what);          }          msg.target.dispatchMessage(msg);          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);          }          msg.recycleUnchecked();      }  }

代码比较长，但是真的比较容易理解的，第一句执行final Looper me = myLooper()获取一个Looper对象，怎么获取的呢？在myLooper中涉及到了ThreadLocal,对ThreadLocal不了解的，看我的第二篇博客。

  /**     * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns     * null if the calling thread is not associated with a Looper.     */    public static @Nullable Looper myLooper() {        return sThreadLocal.get();    }

如果sThreadLocal.get()返回了NULl，那么程序就会 throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); ，尼玛，如果主线程在这都抛了异常，那还玩毛线，所以必然有sThreadLocal.set()。回到刚才，在执行消息循环Looper.loop之前，有一句关键的代码， Looper.prepareMainLooper()，这句话可以创建UI线程所需要的Looper，跟踪进去。

 public static void prepareMainLooper() {        //代码在下面        prepare(false);        synchronized (Looper.class) {            if (sMainLooper != null) {                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");            }          //从sThreadLocal中获取Looper，系统默认给我们创建了sMainLooper            sMainLooper = myLooper();        }    }

  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));    }

在sThreadLocal.get() 为NULL的情况下，直接以饿汉式的方式new了一个Looper, 调用sThreadLocal的set方法，这一步，通过sThreadLocal，其实是将Looper与当前线程（UI线程）做了关联，也就是说上面创建的Looper对象me只能被主线程所访问，其他线程访问不了！！！，这就是ThreadLocal的厉害之处。Looper我们称之是消息循环器，就是不断的把消息从消息队列中取出来，看一个创建Looper干了什么。

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

主要是初始化了一个消息队列，原来消息队列是Looper里面的成员，记住了！！！，还保留了当前线程，有了mThread，我们就可以知道这个Looper是哪一个线程的Looper。Looper的成员非常少，就几个，看下面。

    // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().     static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();        private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class     final MessageQueue mQueue;       final Thread mThread;

OK，在ActivityThread中的Looper.loop()这个死循环启动之前，需要执行 Looper.prepareMainLooper()，这个方法执行以后，我们知道发生了以下几件事情。

1、以饿汉式的方式创建了主线程的Looper对象
2、用sThreadLocal将主线程与这个Looper对象关联起来
3、sThreadLocal.get一个Looper对象，赋值给sMainLooper。

继续看Looper.loop()里面，第二句关键代码是final MessageQueue queue = me.mQueue;即获取Looper中的消息队列，之后是一个死循环，对消息队列里面的消息进行遍历，在这里我们先留一个问题 消息是怎么存到消息队列里面去的？

 for (;;) {            Message msg = queue.next(); // might block            if (msg == null) {                // No message indicates that the message queue is quitting.                return;            }            msg.target.dispatchMessage(msg);            msg.recycleUnchecked();        }

在这个死循环中遍历，通过queue.next()取出消息。

  Message next() {                for (;;) {                      //这句代码水比较深，先跳过            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);            synchronized (this) {                // Try to retrieve the next message.  Return if found.                final long now = SystemClock.uptimeMillis();                Message prevMsg = null;                Message msg = mMessages;                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) {                    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);                    } else {                        // Got a message.                        mBlocked = false;                        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;                    }                } else {                    // No more messages.                    nextPollTimeoutMillis = -1;                }            }         }    }

在同步synchronized中，这一大段代码也就是写消息何时出队列的事情。

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);        }

nextPollTimeoutMillis表示消息出队列的时间，如果现在的时间now比Message要执行的时间msg.when要小，就减去现在的时间，计算一个新的时间给nextPollTimeoutMillis。如果消息的执行时间已经到了，那么就取出这个消息返回并调用msg.markInUse()，把消息的状态赋值为使用之中。

OK，在上面那个for循环中，消息是取到之后，就要进行消息的分发了，消息的分发也是有一套顺序的。调用 msg.target.dispatchMessage(msg)，进行消息的分发，不知道target是什么的（是Handler对象，标识这个消息被谁处理），去看我的第一篇博客。

    /**     * Handle system messages here.     */    public void dispatchMessage(Message msg) {        if (msg.callback != null) {            handleCallback(msg);        } else {            if (mCallback != null) {                if (mCallback.handleMessage(msg)) {                    return;                }            }            handleMessage(msg);        }    }

这里具体可以看我第一篇博客中****Message的处理顺序****章节，可以知道Message是怎么进行分发的，从消息的分发可以看到,如果没有Runnable的类型的消息callback以及没有Callback类型的回调mCallback，那么就会回调Handler的handleMessge。

   private Handler  handler=new Handler(){        @Override        public void handleMessage(Message msg) {           dosomething();        }    };

上面试我们常常写的代码，走到这，相信你已经知道我们常写的那个套路是怎么来的了。在Looper.looper中还有最后一句代码 msg.recycleUnchecked();这个就不用讲了，主要做消息的回收操作，这里消息会进入消息的全局池中。

上面留下了一个问题****消息是怎么存到消息队列里面去的？****现在来分析分析，这个从我们发送消息（handler.sendMessage()）来入手，经过查看源码，sendMessage中会掉一系列方法，最终走到enqueueMessage中。如下图。

对于enqueueMessage中代码就不分析了，现在我们知道消息是怎么进入消息队列的，又是怎么被Looper给取走，交给Handler去处理的了，整个消息机制基本就弄清楚了。其实，严格来说，消息可以分为系统消息和我们自定义的消息，自定义的消息就是发送一个Message，然后在handlerMessage中进行处理，那么系统的消息呢，比如四大组件的生命周期回掉是系统消息，跨进程通信也是系统消息，应用程序退出还是一个系统消息。这些消息在哪里？谁来处理呢？在ActivityThread中有一个成员final H mH = new H();这个mH就是来处理系统消息的。

 private class H extends Handler {        public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;        //...        public static final int ENTER_ANIMATION_COMPLETE = 149;        String codeToString(int code) {            if (DEBUG_MESSAGES) {                switch (code) {                    case LAUNCH_ACTIVITY: return "LAUNCH_ACTIVITY";                      //...                    case ENTER_ANIMATION_COMPLETE: return "ENTER_ANIMATION_COMPLETE";                }            }            return Integer.toString(code);        }        public void handleMessage(Message msg) {            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));            switch (msg.what) {                  //...                case LAUNCH_ACTIVITY: {                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");                    final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;                    r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(                            r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);                    handleLaunchActivity(r, null);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                } break;                            case PAUSE_ACTIVITY:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");                    handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, false, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,                            (msg.arg1&2) != 0);                    maybeSnapshot();                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case PAUSE_ACTIVITY_FINISHING:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");                    handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, true, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,                            (msg.arg1&1) != 0);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                             case HIDE_WINDOW:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityHideWindow");                    handleWindowVisibility((IBinder)msg.obj, false);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case RESUME_ACTIVITY:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityResume");                    handleResumeActivity((IBinder) msg.obj, true, msg.arg1 != 0, true);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                              case DESTROY_ACTIVITY:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityDestroy");                    handleDestroyActivity((IBinder)msg.obj, msg.arg1 != 0,                            msg.arg2, false);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case CREATE_SERVICE:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceCreate");                    handleCreateService((CreateServiceData)msg.obj);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case BIND_SERVICE:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceBind");                    handleBindService((BindServiceData)msg.obj);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case UNBIND_SERVICE:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceUnbind");                    handleUnbindService((BindServiceData)msg.obj);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case SERVICE_ARGS:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceStart");                    handleServiceArgs((ServiceArgsData)msg.obj);                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                case STOP_SERVICE:                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "serviceStop");                    handleStopService((IBinder)msg.obj);                    maybeSnapshot();                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);                    break;                             case SUICIDE:                    Process.killProcess(Process.myPid());                    break;              //...            }            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, "<<< done: " + codeToString(msg.what));        }    }

看到了吧，如果要退出应用程序，需要发送一个SUICIDE消息，绑定服务需要发送一个BIND_SERVICE消息等等。

最后总结一个Android消息机制涉及到的类以及类的重要方法，在整个机制中它们扮演着不同的角色也承担着各自的不同责任。

Thread
负责业务逻辑的实施。
线程中的操作是由各自的业务逻辑所决定的，视具体情况进行。
Handler
负责发送消息和处理消息。
通常的做法是在主线程中建立Handler并利用它在子线程中向主线程发送消息，在主线程接收到消息后会对其进行处理
MessageQueue
负责保存消息。
Handler发出的消息均会被保存到消息队列MessageQueue中，系统会根据Message距离触发时间的长短决定该消息在队列中位置。在队列中的消息会依次出队得到相应的处理。
Looper
负责轮询消息队列。
Looper使用其loop()方法一直轮询消息队列，并在消息出队时将其派发至对应的Handler.
ThreadLocal
将线程和Looper相关联

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参考资料：http://blog.csdn.net/lfdfhl/article/details/53332936

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