Android 消息机制之 MessageQueue 消息队列

概述

Android 消息机制主要指的是 Handler 的运行机制及其所依赖的 MessageQueue 和 Looper 的工作过程，Handler、MessageQueue、Looper组成一个相互联系的整体。本文先从 MessageQueue 的源码来说明其实现原理。

MessageQueue 原理

MessageQueue ，顾名思义，意为消息队列，其操作主要有插入和读取。插入对应的方法为 enqueueMessage()，即往消息队列中插入一条消息，而读取对应next()，该方法会从消息队列中取出一条消息并将其从消息队列中删除。虽然 MessageQueue 的名字包含队列（Queue），但是其底层实现采用的是单链表，这是因为链表在插入和删除方面的性能好。下面看其源码实现。

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
       ... ...//省略
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {//如果中止了，直接返回
                IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                        msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
                msg.recycle();
                return false;
            }

            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
                // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
                // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
                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; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

enqueueMessage()中，Message 对象 p 代表下一个消息，对于新进来的消息，如果满足条件： p == null || when == 0 || when < p.when，那么就将它插在消息列表的最前面；否则，就按照消息触发的时间（ when 字段）来插入消息。也就是说，消息的插入是按照时间顺序从小到大进行的。

接下来在看看获取消息的 next() 方法：

Message next() 

        .....//省略
        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        // 1.如果nextPollTimeoutMillis=-1，一直阻塞不会超时。
        // 2.如果nextPollTimeoutMillis=0，不会阻塞，立即返回。
        // 3.如果nextPollTimeoutMillis>0，最长阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒(超时)
        //   如果期间有程序唤醒会立即返回。
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }
            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;
                //如果target==null，那么它就是屏障，需要循环遍历，一直往后找到第一个异步的消息
                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) {
                    //如果有消息需要处理，先判断时间有没有到，如果没到的话设置一下阻塞时间，
                    //场景如常用的postDelay
                    if (now < msg.when) {
                       //计算出离执行时间还有多久赋值给nextPollTimeoutMillis，
                       //表示nativePollOnce方法要等待nextPollTimeoutMillis时长后返回
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // 获取到消息
                        mBlocked = false;
                       //链表操作，获取msg并且删除该节点 
                        if (prevMsg != null) 
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null；
                        msg.markInUse();
                        //返回拿到的消息
                        return msg;
                    }
                } else {
                    //没有消息，nextPollTimeoutMillis复位
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
                .....//省略

    }

先说一下，MessageQueue 的数据结构为一个单向链表，Message 对象有个 next 字段保存列表中的下一个，MessageQueue 中的 mMessages 保存链表的第一个元素。

可以看到，next() 是一个无限循环的方法，读取消息时如果有消息就将该消息从消息列表中移除并返回该消息，否则就一直阻塞。

参考：

• 深入理解 MessageQueue
• Android多线程分析之四：MessageQueue的实现
• Android消息机制（二）：Message和MessageQueue