Android面试6家一线大厂，这个问题是必问！
年后面了六家大厂，每家都会问的一个问题就是Android的消息机制！可见Android的消息机制是多么重要！
消息机制之所以这么重要是因为Android应用程序是通过消息来驱动的，Android某种意义上也可以说成是一个以消息驱动的系统，UI、事件、生命周期都和消息处理机制息息相关，并且消息处理机制在整个Android知识体系中也是尤其重要，在太多的源码分析的文章讲得比较繁琐，很多人对整个消息处理机制依然是懵懵懂懂。
这篇文章通过一些问答的模式结合Android主线程（UI线程）的工作原理来讲解，源码注释很全，还有结合流程图，如果你对Android 消息处理机制还不是很理解，我相信只要你静下心来耐心的看，肯定会有不少的收获的。
目录
- Android消息机制流程
- Handler
- Message
- MessageQueue
- Looper
- HandleThread
- 文末福利
篇外话
最近想把自己比较薄弱的Java&Android基础抽时间进行学习加强些，这也更符合自己的内心追求和自我期待。并行的开始另外一段学习旅程，从Handler消息机制开启，结合消息机制的流程以及源码进行学习分析。
一、Android消息机制流程
我们先通过下面两张图来对Android消息机制流程以及关键类之间的关系有个了解，后面我们再结合源码一一进行分析。
消息机制的流程
Handler、Message、MessageQueue、Looper之间的关系
二、Handler
Handler有两个主要的用途:
- 调度消息在某个时间点执行;
- 不同线程之间通信
2.1 全局变量
final Looper mLooper; //有Looper的引用 final MessageQueue mQueue;//有MessageQueue的引用 final Callback mCallback; final boolean mAsynchronous; IMessenger mMessenger;2.2 构造方法
public Handler() { this(null, false); } public Handler(@NonNull Looper looper) { this(looper, null, false); } public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback, boolean async) { mLooper = looper; mQueue = looper.mQueue; mCallback = callback; mAsynchronous = async; }2.3 获取Message
//从Message复用池中获取一个Message public final Message obtainMessage() { return Message.obtain(this); }//和上面的方法基本一致，差异在于从复用池中获取到Message后给what赋值 public final Message obtainMessage(int what) { return Message.obtain(this, what); }//...其他obtainMessage类似2.4 发送消息
下面我们挑几个发送方法来看下
sendMessage: 发送一个Message，when为当前的时间
MessageQueue根据when进行匹配插入位置
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; ...... return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); }post：从消息复用池中获取Message，设置Message的Callback
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; }postAtFrontOfQueue(): 将消息插入到队列头部
通过调用sendMessageAtFrontOfQueue 加入一个when为0的message到队列，即插入到队列的头部，需要注意的是 MessageQueue#enqueueMessage的插入到链表中时是根据when比较的（when < p.when），如果之前已经有多个when等于0的消息在队列中，这个新的会加入到前面when也为0的后面。
public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r) { return sendMessageAtFrontOfQueue(getPostMessage(r)); } public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) { MessageQueue queue = mQueue; ...... //第三个参数为0，即Message的when为0，插入到队列的头部，注意到MessageQueue#enqueueMessage的插入到链表中时是根据when比较的（when < p.when），如果之前已经有多个when等于0的消息在队列中，这个新的会加入到前面when也为0的后面。 return enqueueMessage(queue, msg, 0); }2.5 派发消息 dispatchMessage
优先级如下：
Message的回调方法callback.run() >
Handler的回调方法mCallback.handleMessage(msg) > Handler的默认方法handleMessage(msg)
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) { //Message的回调方法，优先级最高 if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { //Handler的mCallBack优先级次之 if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } //Handler的handleMessage方法优先级最低（大部分都是在该方法中实现Message的处理） handleMessage(msg); } }三、Message
全局变量
//一些重要的变量 public int arg1; public int arg2; public Object obj; public long when; Bundle data; Handler target; //Message中有个Handler的引用 Runnable callback; //Message有next指针，可以组成单向链表 Message next; public static final Object sPoolSync = new Object(); //复用池中的第一个Message private static Message sPool; //复用池的大小，默认最大50个（如果短时间内有超过复用池最大数量的Message会怎样，重新new） private static int sPoolSize = 0; private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;构造方法
查看下是否有可以复用的message，如果有，复用池的中可复用的Message个数减一，返回该Message；如果没有重新new一个。注意复用池默认最大数量为50。
public static Message obtain() { synchronized (sPoolSync) { //查看下是否有可以复用的message if (sPool != null) { //取出第一个Message Message m = sPool; sPool = m.next; m.next = null; m.flags = 0; // clear in-use flag //复用池的中可复用的Message个数减一 sPoolSize--; return m; } } //如果复用池中没有Message了重新new return new Message(); }recycleUnchecked
//标记一个Message时异步消息，正常的情况都是同步的Message，当遇到同步屏障的时候，优先执行第一个异步消息。关于同步屏障，我们在MessageQueue中在结合next等方法再介绍。
public void setAsynchronous(boolean async) { if (async) { flags |= FLAG_ASYNCHRONOUS; } else { flags &= ~FLAG_ASYNCHRONOUS; } }void recycleUnchecked() { // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool. // Clear out all other details. flags = FLAG_IN_USE; what = 0; arg1 = 0; arg2 = 0; obj = null; replyTo = null; sendingUid = UID_NONE; workSourceUid = UID_NONE; when = 0; target = null; callback = null; data = null; synchronized (sPoolSync) { //可以复用的message为50个，如果超过了就不会再复用 if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) { next = sPool; sPool = this; sPoolSize++; } } }//toString和dumpDebug可以Dump出message信息，遇到一些问题时可以帮助分析
android.os.Message#toString(long)
android.os.Message#dumpDebug
四、MessageQueue
MessageQueue是一个单链表优先队列
Message不能直接添加到MessageQueue中，要通过Handler以及相对应的Looper进行添加。
变量
//MessageQueue链表中的第一个MessageMessage mMessages;next：从消息队列中取出下一条要执行的消息
如果是同步屏障消息，找到第一个队列中中第一个异步消息
如果第一个Message的执行时间比当前时间见还要晚，记录还要多久开始执行;否则就找到下一条要执行的Message。
后面的Looper的loop方法会从过queue.next调用该方法，获取需要执行的下一个Message，其中会调用到阻塞的native方法nativePollOnce，该方法用于“等待”, 直到下一条消息可用为止. 如果在此调用期间花费的时间很长, 表明对应线程没有实际工作要做，不会因此会出现ANR，ANR和这个没有半毛钱关系。
关键代码如下：
Message next() { //native层MessageQueue的指针 final long ptr = mPtr; if (ptr == 0) { return null; } ...... for (;;) { //阻塞操作，当等待nextPollTimeoutMillis时长，或者消息队列被唤醒 //nativePollOnce用于“等待”, 直到下一条消息可用为止. 如果在此调用期间花费的时间很长, 表明对应线程没有实际工作要做，不会因此会出现ANR，ANR和这个没有半毛钱关系。 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); synchronized (this) { final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; //创建一个新的Message指向 当前消息队列的头 Message msg = mMessages; //如果是同步屏障消息，找到第一个队列中中第一个异步消息 if (msg != null && msg.target == null) { do { prevMsg = msg; msg = msg.next; } while (msg != null && !msg.isAsynchronous()); } if (msg != null) { //如果第一个Message的执行时间比当前时间见还要晚，记录还要多久开始执行 if (now < msg.when) { nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); } else { //否则从链表中取出当前的Message ，并且把链表中next指向指向下一个Message mBlocked = false; if (prevMsg != null) { prevMsg.next = msg.next; } else { mMessages = msg.next; } //取出当前的Message的值，next置为空 msg.next = null; msg.markInUse(); return msg; } } ..... //android.os.MessageQueue#quit时mQuitting为true //如果需要退出，立即执行并返回一个null的Message，android.os.Looper.loop收到一个null的message后退出Looper循环 if (mQuitting) { dispose(); return null; } ...... if (pendingIdleHandlerCount <= 0) { // 注意这里，如果没有消息需要执行，mBlocked标记为true，在enqueueMessage会根据该标记判断是否调用nativeWake唤醒 mBlocked = true; continue; } ...... } ......}enqueueMessage：向消息队列中插入一条Message
如果消息链表为空，或者插入的Message比消息链表第一个消息要执行的更早，直接插入到头部
否则在链表中找到合适位置插入，通常情况下不需要唤醒事件队列，以下两个情况除外：
- 消息链表中只有刚插入的这一个Message，并且mBlocked为true即，正在阻塞状态，收到一个消息后也进入唤醒
- 链表的头是一个同步屏障，并且该条消息是第一条异步消息
唤醒谁？MessageQueue.next中被阻塞的nativePollOnce
具体实现如下，
关于如何找到合适的位置？这涉及到链表的插入算法：引入一个prev变量，该变量指向p也message（如果是for循环的内部第一次执行），然后把p进行向next移动，和需要插入的Message进行比较when
关键代码如下：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { ...... synchronized (this) { msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages; boolean needWake; //如果消息链表为空，或者插入的Message比消息链表第一个消息要执行的更早，直接插入到头部 if (p == null || when == 0 || when < p.when) { msg.next = p; mMessages = msg; needWake = mBlocked; } else { //否则在链表中找到合适位置插入 //通常情况下不需要唤醒事件队列，除非链表的头是一个同步屏障，并且该条消息是第一条异步消息 needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous(); //具体实现如下，这个画张图来说明 //链表引入一个prev变量，该变量指向p也message（如果是for循环的内部第一次执行），然后把p进行向next移动，和需要插入的Message进行比较when 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; } //如果插入的是异步消息，并且消息链表第一条消息是同步屏障消息。 //或者消息链表中只有刚插入的这一个Message，并且mBlocked为true即，正在阻塞状态，收到一个消息后也进入唤醒唤醒谁？MessageQueue.next中被阻塞的nativePollOnce if (needWake) { nativeWake(mPtr); } } return true; }简单着看下native的epoll (这块还没有深入分析，后面篇章补上吧)
nativePollOnce 和 nativeWake 利用 epoll 系统调用, 该系统调用可以监视文件描述符中的 IO 事件. nativePollOnce 在某个文件描述符上调用
epoll_wait, 而 nativeWake 写入一个 IO 操作到描述符
epoll属于IO复用模式调用，调用epoll_wait等待. 然后 内核从等待状态中取出 epoll 等待线程, 并且该线程继续处理新消息
removeMessages: 移除消息链表中对应的消息
需要注意的是，在该函数的实现中分为了头部meg的移除，和非头部的msg的移除。
移除消息链表中头部的和需要移除相同的msg
eg：msg1.what=0;msg2.what=0;msg3.what=0; msg4.what=1; 需要移除what为0的msg，即移除前三个
移除消息链表中非头部的对应的消息，eg:msg1.what=1;msg2.what=0;msg3.what=0; 需要移除what为0的消息，即移除后续的消息，处处体现链表的查询和移除算法
关键代码如下：
void removeMessages(Handler h, int what, Object object) { ...... synchronized (this) { Message p = mMessages; //移除消息链表中头部的和需要移除相同的msg eg：msg1.what=0;msg2.what=0;msg3.what=0; msg4.what=1; 需要移除what为0的msg，即移除前三个 while (p != null && p.target == h && p.what == what && (object == null || p.obj == object)) { Message n = p.next; mMessages = n; p.recycleUnchecked(); p = n; } //移除消息链表中非头部的对应的消息，eg:msg1.what=1;msg2.what=0;msg3.what=0; 需要移除what为0的消息，即移除后续的消息，处处体现链表的查询和移除算法 while (p != null) { Message n = p.next; if (n != null) { if (n.target == h && n.what == what && (object == null || n.obj == object)) { Message nn = n.next; n.recycleUnchecked(); p.next = nn; continue; } } p = n; } } }postSyncBarrier：发送同步屏障消息
同步屏障也是一个message，只不过这个Message的target为null,. 通过ViewRootImpl#scheduleTraversals()发送同步屏障消息
同步屏障消息的插入位置并不是都是消息链表的头部，而是根据when等信息而定：如果when不为0,消息链表也不空，在消息链表中找到同步屏障要插入入的位置；如果prev为空，该条同步消息插入到队列的头部。
关键代码如下：
/** * android.view.ViewRootImpl#scheduleTraversals()发送同步屏障消息 * @param when * @return */ private int postSyncBarrier(long when) { // Enqueue a new sync barrier token. // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it. synchronized (this) { final int token = mNextBarrierToken++; //同步屏障也是一个message，只不过这个Message的target为null final Message msg = Message.obtain(); msg.markInUse(); msg.when = when; msg.arg1 = token; Message prev = null; Message p = mMessages; if (when != 0) { //如果when不为0,消息链表也不空，在消息链表中找到同步屏障要插入入的位置 while (p != null && p.when <= when) { prev = p; p = p.next; } } if (prev != null) { // invariant: p == prev.next msg.next = p; prev.next = msg; } else { //如果prev为空，该条同步消息插入到队列的头部 msg.next = p; mMessages = msg; } return token; } }dump： MessageQueue信息
有时候我们需要dump出当前looper的Message信息来分析一些问题，比不，是否Queue中有很多消息，如果太多就影响队列中后面的Message的执行，可能造成逻辑处理比较慢，甚至可能导致ANR等情况，MessageQueue的默认复用池是50个，如果太多排队的Message也会影响性能。通过dump Message信息可以帮助分析。mHandler.getLooper().dump(new PrintWriterPrinter(writer), prefix);
void dump(Printer pw, String prefix, Handler h) { synchronized (this) { long now = SystemClock.uptimeMillis(); int n = 0; for (Message msg = mMessages; msg != null; msg = msg.next) { if (h == null || h == msg.target) { pw.println(prefix + "Message " + n + ": " + msg.toString(now)); } n++; } pw.println(prefix + "(Total messages: " + n + ", polling=" + isPollingLocked() + ", quitting=" + mQuitting + ")"); } }五、Looper
Looper主要涉及到构造、prepare和loop几个重要的方法，在保证一个线程有且只有一个Looper的设计上，采用了ThreadLocal以及代码逻辑的控制。
变量
//一些重要的变量 static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); final MessageQueue mQueue; final Thread mThread; 构造方法
在构造Looper的时候 创建和Looper一一对应的MessageQueue
private Looper(boolean quitAllowed) { //在构造Looper的时候 new一一对应的MessageQueue mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); }prepare
我们这里可以看到消息机制是 如何保证一个线程只有一个Looper。
//quitAllowed参数是否允许quit，UI线程的Looper不允许退出，其他的允许退出private static void prepare(boolean quitAllowed) { //保证一个线程只能有一个Looper，这里的sThreadLocal if (sThreadLocal.get() != null) { throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); }loop
我们在MessageQueue的next方法已经分析过nativePollOnce这个方法可能会阻塞，直到拿到message。
如果next返回一个null的Message退出Looper循环，否则进行msg的派发。
取出的msg执行完之后，会加入到回收池中等待复用。recycleUnchecked我们在Message中也已经分析过了。不清楚的可以再回看。
public static void loop() { final Looper me = myLooper(); if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } …… for (;;) { //next方法是一个会阻塞的方法，MessageQueue的next方法前面我们已经分析过nativePollOnce这个方法会可能阻塞，直到拿到message。 Message msg = queue.next(); //收到为空的msg，Loop循环退出。那么何时会收到为空的msg呐？ quit if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting. return; } //msg的派发，msg.target就是Handler，即调用Handler的dispatchMessage派发消息 msg.target.dispatchMessage(msg); …… //msg回收 msg.recycleUnchecked(); }六、HandleThread
HandlerThread是一个带有Looper的Thread。
全局变量
public class HandlerThread extends Thread { int mPriority;//线程优先级 int mTid = -1;//线程id Looper mLooper; private Handler mHandler; ......}构造方法
public HandlerThread(String name) { super(name); //用于run时设置线程的优先级Process.setThreadPriority(mPriority); mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT; } public HandlerThread(String name, int priority) { super(name); mPriority = priority; }run方法
进行Looper的prepare和loop的调用，配置好Looper环境
@Override public void run() { //线程id mTid = Process.myTid(); //调用Looper的prepare方法,把当前该线程关联的唯一的Looper加入到sThreadLocal中 Looper.prepare(); synchronized (this) { //从sThreadLocal中获取Looper mLooper = Looper.myLooper(); notifyAll(); } //设置线程的优先级，默认THREAD_PRIORITY_DEFAULT，如果是后台业务可以配置为THREAD_PRIORITY_BACKGROUND，根据具体场景进行设置 Process.setThreadPriority(mPriority); //可以做一些预设置的操作 onLooperPrepared(); //开始looper循环 Looper.loop(); mTid = -1; }使用HandlerThread的一般流程如下
// Step 1: 创建并启动HandlerThread线程，内部包含LooperHandlerThread handlerThread = new HandlerThread("xxx");handlerThread.start();// Step 2: 创建HandlerHandler handler = new Handler(handlerThread.getLooper());handler.sendMessage(msg);这样有一个弊端，就是每次使用Handler都要new HandlerThread，而Thread又是比较占用内存，
能不能减少Thread的创建，或者说是Thread的复用.
并且实现Message能够得到及时执行，不被队列中前面的Message阻塞；
这的确是一个有很有意思很有挑战的事情。
七、资料
最后的最后，如果你打算开始读源码了，可以先看看我整理的这份资料。
《Android Framework精编内核解析》
本笔记讲解了Framework的主要模块，从环境的部署到技术的应用，再到项目实战，让我们不仅是学习框架技术的使用，而且可以学习到使用架构如何解决实际的问题，由浅入深，详细解析Framework，让你简单高效学完这块知识！
第一章：深入解析Binder
Binder机制作为进程间通信的一种手段，基本上贯穿了andorid框架层的全部。所以首先必须要搞懂的Android Binder的基本通信机制。
本章知识点
- Binder 系列—开篇
- Binder Driver 初探
- Binder Driver 再探
- Binder 启动 ServiceManager
- 获取 ServiceManager
- 注册服务(addService)
- 获取服务(getService)
- Framework 层分析
- 如何使用 Binder
- 如何使用 AIDL
- Binder 总结
- Binder 面试题全解析
第二章：深入解析Handler
本章先宏观理论分析与 Message 源码分析，再到MessageQueue 的源码分析，Looper 的源码分析，handler 的源码分析，Handler 机制实现原理总结。最后还整理Handler 所有面试题大全解析。
Handler这章内容很长，但思路是循序渐进的，如果你能坚持读完我相信肯定不会让你失望。
第三章：Dalvik VM 进程系统
Andorid系统启动、init 进程、Zygote、SystemServer启动流程、 应用程序的创建使用，Activity的创建、销毁 Handler和Looper。
第四章 深入解析 WMS
窗口管理框架 系统动画框架 View的工作原理。
第五章 PackagerManagerService
包管理服务，资源管理相关类。
由于篇幅限制，展示了部分内容截图，需要这些文档资料的，可以点赞支持一下我，然后【点击这里】免费阅读下载哦。
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