Android消息机制分析

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对Android开发有一定了解的人都知道，Android应用程序是消息驱动的。Android应用程序的消息机制是围绕消息队列来实现的，具体的，主要通过Handler、MessageQueue、Looper三个类来实现。其中Handler用来发送和处理消息；MessageQueue表示一个消息队列，负责入队和出队消息；Looper类用于创建消息循环。本文结合源码来介绍Android的消息机制包括：消息循环的创建、消息的发送和处理。

每个Android应用程序都一个主线程ActivityThread，每个主线程都有一个消息循环。先看一下ActivityThread的main方法：

可以看到第22行调用Looper.prepareMainLooper()，再看一下prepareMainLooper具体做了哪些工作：

可以看到在第调用prepare，然后调用setMainLooper设置主线程的Looper。不难推测，prepare中会创建Looper，先贴上代码：

prepare()里面先检查是否已经创建了Looper，如果没有，则创建一个并保存到sThreadLocal中，反之，如果已经创建了一个，则会抛出异常。通过这里，我们也可以发现，prepare只能调用一次，每个线程只有一个Looper。那这里已经创建了Looper，那么第36行的Looper.loop()又是做什么的呢？继续看源码：

可以看到，在loop中会进入一个死循环，每次循环的开始调用MessageQueu.next()方法从消息队列中取出一个Message，然后调用msg.target.dispatchMessage(msg)交给message的接受者处理。这里的msg.target就是message的接受者，其实就是一个Handler。如果消息队列为空，那么MessageQueue.next()会阻塞，直到有新的消息达到。到这里，就可以明白调用Looper.loop后，线程就进入了消息循环等待message到来并交给message对应的Handler来处理消息。正常情况下，一旦进入消息循环就不会退出，除非MessageMessage.target=null，见第16行代码。

到此为止，我们就知道如果要给线程创建一个消息循环，可以按如下方式来定义：

上面提到在Looper中会通过msg.target.dispatchMessage(msg)将msg分派到对应的Handler来出来，这里看一下dispatchMessage的实现：

在dispatchMessage中先检查在Message中是否定义了消息的callback，如果有，优先调用Message的callback来处理消息；反之，如果Handler的mCallBack不为null，则调用mCallBack的handleMessage来处理，当MCallBack也为null的时候，才调用Handdler的handleMessage来处理。这里可以看出,Message有三种方式来实现它的处理逻辑：

1)在Message.callback中实现，这里的callback是一个Runnable对象；

2)在Handler的内部接口CallBack中实现；

3)重写Handler的handleMessage来实现。

阅读Handler的源码，可以发现当调用handler.post(Runnable)的时候，就是通过第1种方式来实现：

通常我们会通过第3种方式来定义自己的Handler，如在主线程：

这里看一下Handler的构造函数（还有其他几种构造函数）：

这里可以看到，创建Handler的时候，会在保存当前线程的Looper及Looper对应的MessageQueue。这样发送消息时Handler就能将Message发送到当前线程的消息循环中。当然，我们也可以指定Looper，这样就可以给另一个线程发送消息，如在另一个线程中给主线程发送消息。这里也可以看出，定义Handler之前一定要先调用Looper.prepare()来创建一个Looper,主线程中会在ActivityThread的main方法中创建，不需要我们手动调用。但是在子线程中，一定要先调用Looper.prepare()才能创建Handler,否则会抛出一个异常，如第78行所示。

Handler常见的用法之一就是在子线程中更新UI，我们可以通过handler.post(Runnable)让runnable在主线程中执行。其中Activity的runOnUIThread就是利用handler来实现的，view.post(Runnable)也是相似的实现。

当调用handler.sendMessage()发送消息时，最终会调用Handler.sendMessageAtTime,源码如下：

在这里可以看出，发送消息的时候，将Message添加到队列中，并且会将Message的接受者设置为发送Message的handler，如代码第6行所示。前面有提到，在loop中会调用MessageQueue.next()来取消息。这里先看一下消息的入队操作：

看代码的第29到35行代码，这里会根据消息的处理时间Message.when来确定消息插入到队列中的具体位置，从而保证队首的消息是下一个要处理的。在这里也可以发现，主线程的消息循环是不能退出的，如第6行所示。

前面有提到MessageQueue.next()可能会阻塞。

这里一起看一下消息的出队操作：

在第3行，定义变量nextPollTimeoutMills,用来描述当消息队列中没有新的消息时，当前线程需要睡眠多长时间。当nextPollTimeoutMills等于-1时，表示无限制等待，直到有新的消息到达。在没有消息到达的时候会调用nativePollOnce来检查是否有新消息需要处理，nativePollOnce是一个native函数，主要是通过Linux中的poll函数来实现的。

当队列不为空时，在第17行先判断当前时间是否大于等于message的处理时间，如果是，则返回该message，反之，计算需要等待的时间，并更新nextPollTimeoutMills。

如果队列为空，则nextPollTimeoutMills的值设置为-1。在进入睡眠之前，先调用注册到消息队列中的空闲消息处理器IdleHandler对象的queueIdle函数，以便有机会在线程空闲时执行一些操作。可以通过MessageQueue的addIdleHandler和removeIdleHandler来注册和注销一个空闲消息处理器。

到此为止，已经分析完消息循环的创建，发送消息，以及消息的处理。

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