【Android自助餐】Handler消息机制完全解析（二）MessageQueue的队列管理

Android自助餐Handler消息机制完全解析（二）MessageQueue的队列管理

关于这个队列先说明一点，该队列的实现既非Collection的子类，亦非Map的子类，而是Message本身。因为Message本身就是链表节点（见Message中obtain()与recycle()的来龙去脉）。
队列中的Message mMessages;成员即为队列，同时该字段直接指向队列中下一个需要处理的消息。

添加到消息队列enqueueMessage()

要将message添加到队列除了提供message之外，还需提供消息触发时间when。
如果当前队列为空则直接mMessage=message即可。否则就需要逐个对比队列中每个message的when和新消息的when来确定新消息在队列中的位置。
先给出核心源码（有删减）

Message p = mMessages;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
    msg.next = p;
    mMessages = msg;
} else {
    Message prev;
    for (;;) {
        prev = p;
        p = p.next;
        if (p == null || when < p.when) {
            break;
        }
    }
    msg.next = p;
    prev.next = msg;
}
if (needWake) {
    nativeWake(mPtr);
}

先看下新消息需要放到队头的情况：p == null || when == 0 || when < p.when。即队列为空，或者新消息需要立即处理，或者新消息处理的事件比队头消息更早被处理。这时只要让新消息的next指向当前队头，让mMessages指向新消息即可完成插入操作。
除了上述三种情况就需要遍历队列来确定新消息位置了，下面结合示意图来说明。
假设当前消息队列如下

开始遍历：p向队尾移，引入prev指向p上一个元素

假设此时p所指消息的when比新消息晚，则新消息位置在prev与p中间

最后便是调用native方法来唤醒（Linux的epoll，有兴趣的自行百度）。

从队列取出消息next()

这部分内容有点高能，请根据个人BPU(BrainProcessUnit)酌情理解。
首先这个方法需要返回Message，那么我们现在来看看哪里有return。（共三段，我们最后看第二段。）

第一段

final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
    return null;
}

如果mPtr为0则返回null。那么mPtr是什么？值为0又意味着什么？在MessageQueue构造方法中调用了native方法并返回了mPtrmPtr = nativeInit();；在dispose()方法中将其值置0mPtr = 0;并且调用了nativeDestroy()。而dispose()方法又在finalize()中被调用。另外每次mPtr的使用都调用了native的方法，其本身又是long类型，因此推断它对应的是C/C++的指针。因此可以确定，mPtr为一个内存地址，当其为0说明消息队列被释放了。这样就很容易理解为什么mPtr==0的时候返回null了。

第三段

你没有看错，第二段在后面

if (mQuitting) {
    dispose();
    return null;
}

这里的意思也很明显，当这个消息队列退出的时候，返回空。而且在返回前调用了dispose()方法，显然这意味着该消息队列将被释放。

第二段

这部分涉及到的代码基本上就是这个next()方法本身了，但可以肯定的是这里的返回语句是return msg;。同时从enqueueMessage()方法可以看出来，在这个队列中取到的message对象不可能为空，因此这里的返回绝对不为空。
如此一来就可以得出一个结论：如果next()方法为空说明这个消息队列正在退出或将被释放回收。
继续来看这个next()，这个代码有点长，所以先做个减法。
第一个要减的就是pendingIdleHandlerCount，这个局部变量初始为-1，后面被赋值mIdleHandlers.size();。这里的mIdleHandlers初始为new ArrayList()，在addIdleHander()方法中增加元素，在removeIdleHander()方法中移除元素。而我们所用的Handeler并未实现IdleHandler接口，因此在next()方法中pendingIdleHandlerCount的值要么为0，要么为-1，因此可以看出与该变量相关的部分代码运行情况是确定的，好的，把不影响循环控制的代码减掉。
第二个要减的是Binder.flushPendingCommands()这个代码看源码说明：

Flush any Binder commands pending in the current thread to the kernel driver. This can be useful to call before performing an operation that may block for a long time, to ensure that any pending object references have been released in order to prevent the process from holding on to objects longer than it needs to.

这段话啥意不懂也没关系，这里只需要知道：Binder.flushPendingCommands()方法被调用说明后面的代码可能会引起线程阻塞。然后把这段减掉。
第三个要减的是一个log语句if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
第四个要减的是上面提到的“第一段”返回null的语句，但是“第三段”得留着。
最后再把注释干掉给上代码：

Message next() {
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
        synchronized (this) {
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    mBlocked = false;
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    msg.markInUse();
                    return msg;
                }
            } else {
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
            if (mQuitting) {
                dispose();
                return null;
            }
            if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {//上面分析过该变量要么为0要么为-1
                mBlocked = true;
                continue;
            }
        }
        nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
}

虽然还是很长，但也不能再减了。大致思路如下：先获取第一个同步的message。如果它的when不晚与当前时间，就返回这个message；否则计算当前时间到它的when还有多久并保存到nextPollTimeMills中，然后调用nativePollOnce()来延时唤醒（Linux的epoll，有兴趣的自行百度），唤醒之后再照上面那样取message，如此循环。代码中对链表的指针操作占了一定篇幅，其他的逻辑很清楚，就不一句句分析了。

从队列移除消息removeMessages()

该方法有2个重载，除此之外还有removeCallbacksAndMessages()等方法也可以移除消息。但代码段都基本一样，这里以void removeMessages(Handler h, int what, Object object){}方法为例。
该方法完整源码如下

void removeMessages(Handler h, int what, Object object) {
    if (h == null) {
        return;
    }

    synchronized (this) {
        Message p = mMessages;

        // Remove all messages at front.
        while (p != null && p.target == h && p.what == what
               && (object == null || p.obj == object)) {
            Message n = p.next;
            mMessages = n;
            p.recycleUnchecked();
            p = n;
        }

        // Remove all messages after front.
        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;
        }
    }
}

最开始判断handler是否为空不必多说，然后便是同步代码段，只里面有两个while循环。为什么有两个呢？学过数据结构链表的都知道，链表分两种：带头结点和不带头结点。而这两种链表的遍历方式有所不同：不带头结点的链表中，第一个元素需要单独处理，然后才能将后续部分当做带头结点的链表来使用while循环遍历。可以看出MessageQueue是不带头结点的链表，而且遍历过程中有需要删除节点，因此要特殊处理的不只是第一个元素，而是第一组符合删除条件的元素。有点晕了是吧，不要紧，我们开始斗图。

第一个while

假设需要遍历的消息队列如图所示。

为了让第一个while可以执行，我们假设前3个元素符合移除条件，即前三个Message的targe、what、obj分别与指定的handler、what、object相同。首先第一个元素满足条件进行如下操作：
执行n=p.next;

后移mMessage；

回收p指向的元素，即第一个元素。

让p指向新的队头。

此时又与初始队列状态一样了。先前我们假设队头有三个元素符合移除条件，因此再循环执行上面4图2边后又得到初始状态的队列，此时队头元素不满足移除条件因此while终止，同时新的队列变成了“带头结点的链表”，因此mMessage指向的元素永远不用被判断是否满足移除条件。

第二个while

此时消息队列状态如下：

执行n=p.next;

假设n指向的元素不满足移除条件，则只需要将p和n后移，如此也说明，p指向的元素总是已经被判断过不满足移除条件的。这部分逻辑很简单到给图就是看不起读者的智商，现在我们假设n指向的元素满足移除条件，即当前队列如下：

执行nn=n.next;

回收n指向的元素

执行p.next=nn;

这时p之后的队列又是一个带头结点的链表。可以继续while了。