Android 消息机制
【Android 消息机制】
相关文章：
【Android Handler】
前言
在Android开发中，我们都知道不能在主线程中执行耗时的任务，避免ANR。
Android中主线程也叫UI线程，那么从名字上我们也知道主线程主要是用来创建、更新UI的，而其他耗时操作，比如网络访问，或者文件处理，多媒体处理等都需要在子线程中操作。
之所以在子线程中操作是为了保证UI的流畅程度，手机显示的刷新频率是60Hz，也就是一秒钟刷新60次，每16.67毫秒刷新一次，为了不丢帧，那么主线程处理代码最好不要超过16毫秒。
当子线程处理完数据后，为了防止UI处理逻辑的混乱，Android只允许主线程修改UI，那么这时候就需要Handler来充当子线程和主线程之间的桥梁了。Handler机制在Android**多线程**编程中可以说是不可或缺的角色。
Handler使用方法
我们通常将Handler声明在Activity中，然后覆写Handler中的handleMessage方法，当子线程调用handler.sendMessage()方法后handleMessage方法就会在主线程中执行。
private Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
Toast.makeText(MainActivity.this,
msg.what + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
};
new Runnable(){
@Override
public void run() {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 1;
handler.sendMessage(msg);
}
};虽然,我们使用的时候一般只设计到Handler这个类,其实除了Handler这个类,还有Looper和MessageQueue这三者构成了整个Android的消息机制。
消息机制
MessageQueue
消息队列，用来保存handler.sendMessage(msg)或者handler.post(r，delayTime)时的产生消息，虽然名字叫做队列，但是在实现中，这只是一个单链表的结构，学过数据结构的朋友都知道，链表用于插入和删除很方便。
要注意的是，MessageQueue 只负责保存消息，并不会处理消息。
MessageQueue只包含两个主要的操作：
enqueueMessage
插入一条消息
boolean enqueueMessage(Message msg, long when)next
取出一条消息并且把这条消息从消息队列中移除
Message next()/* MessageQueue源码 */
Message next() {
...
for (;;) {
...
}
}可以看出，next函数是一个无限循环的函数，如果消息队列中没有消息，那么next函数会一直阻塞在这里，直到有消息过来。
Looper
子线程创建Handler
//如下代码会报异常：java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Handler handler = new Handler();
handler.sendEmptyMessageDelayed(0,1000);
}
}).start();我们在主线程中使用Handler并没有问题，但如上代码在子线程里面创建了一个handler，使用这个handler去处理事情，就会出现异常：java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()。因为Handler的消息是由Looper进行处理的，但是你并没有创建Looper对象，所以会产生这个异常。
在主线程中使用了Handler没问题，是因为在主线程中，系统会默认为我们创建一个Looper对象。
上面的代码如何解决呢？我们创建一个Looper并调用loop即可。
//子线程中创建Handler正确方式
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();//创建Looper
Handler handler = new Handler();
handler.sendEmptyMessageDelayed(0,1000);
Looper.loop();//一定要调用loop()方法,否则我们只是单单创建了一个Looper
}
}).start();parpare
创建looper对象并不是使用Looper loop = new Looper()，而是直接调用函数Looper.parpare()即可。我们跟踪这个函数看看：
/* Looper.parpare() */
public static void prepare() {
prepare(true);
}
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));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
//在这里创建了一个消息队列
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}在Looper构造函数里面Looper会创建一个MessageQueue对象。
loop
Looper类中的函数loop()不断的调用MessageQueue的next()函数来查看是否有新消息，如果有马上去处理这个消息。
既然MessageQueue的next()函数有可能会堵塞，所以这就导致了loop()函数堵塞。
/* Looper.parpare() */
public static void loop() {
...
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
...
msg.target.dispatchMessage(msg);//处理消息
...
}
}看loop函数的源码可知，当MessageQueue的next返回新消息,Looper就会处理这条消息 : msg.target.dispatchMessage(msg);
这里的msg.target就是发送这条消息的Handler，这样子Handler发送的消息最终又要交给它的dispatchMessage函数来处理。
接下来我们就分析一下Handler的内部原理。
Handler
一般,我们通过Handler的post或者send的一系列函数来发送消息，但是其实不管是send还是post，最终都是通过send函数来实现的。
send系列函数有很多个，但是最终都是调用sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
/* Handler源码 */
//post最终都是调用send
public final boolean post(Runnable r){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis){
return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);
}
public final boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis){
return sendMessageAtTime(getPostMessage(r, token), uptimeMillis);
}
public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}public final boolean sendMessage(Message msg){
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessage(int what){
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){
if (delayMillis < 0) { delayMillis = 0; }
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
//最终都是调用这个方法
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
...
}sendMessageAtTime
/* Handler源码 */
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
return false;
}
//关键在这里
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;//证实了msg.target就是发送条消息的Handler
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);//往消息队列里面插入一条消息
}如上源码可知，send函数其实就是往消息队列里面插入一条消息。
同时Looper的loop函数又会调用MessageQueue的next函数去获取消息，最后在交给Handler的dispatchMessage函数处理。
这样子我们就把Handler, MessageQueue, Looper三者串起来了。
那么接下来我们赶紧来看看dispatchMessage是什么样子的。
dispatchMessage
/* Handler源码 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {//msg.callback
handleCallback(msg);//①
} else {
if (mCallback != null) {//mCallback
if (mCallback.handleMessage(msg)) {//②
return;
}
}
handleMessage(msg);//③
}
}这里有两个callBack，我们一一来分析一下是什么意思。
① msg.callback
msg.callback是你在调用Handler.post….()函数时候创建出来的, msg.callback就是这里的runnbale匿名类:
handler.postDelayed(new Runnable() {//postDelayed具体实现见下面源码
@Override
public void run() {
//.....
}
}, 1000);/* Handler源码 */
public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);//getPostMessage
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;//msg.callback就是postDelayed传进来的runnbale匿名类
return m;
}① handleCallback(msg)
由下源码可知，handleCallback(msg)就是去执行runnbale中的run函数。没错,这里将开启一个线程。
所以我们就明白了最开始我们提到的使用Handler处理耗时操作和UI操作的原理了。
/* Handler源码 */
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}那么，如果你是调用handler.sendMessage()函数的话，callBack为null。
② mCallback
如下，由Handler的构造函数可知，如果mCallback是在创建Handler时传递进来callback。
/* Handler源码 */
public Handler(boolean async) { this(null, async); }
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;//mCallback = 创建Handler时传递进来callback
mAsynchronous = async;
}② mCallback.handleMessage(msg)
追溯源码，发现Callback只是一个接口:
/* Handler源码 */
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}于是我们应该就会想起我们在创建Handler的时候有时候会写这样子的代码:
private Handler mhandler=new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
//mCallback.handleMessage(msg)其实调用的就是这个方法
public boolean handleMessage(Message msg) {
...//这个时候Handler的dispatchMessage就会来执行这里的函数逻辑
return true;
}
});③ handleMessage(msg)
当dispatchMessage做完一系列判断，走到了handleMessage(msg)这一步，调用的是Handler自己handleMessage方法。
/* Handler源码 */
public void handleMessage(Message msg) {
//空实现，让子类实现
}让我们想起了创建Handler常用写法：
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
...//这个时候Handler的dispatchMessage就会来执行这里的函数逻辑
}
};总结
最后用一张图，来表示整个消息机制
图解：
- Handler通过sendMessage()发送Message到MessageQueue队列；
- Looper通过loop()，不断提取出达到触发条件的Message，并将Message交给target来处理；
- 经过dispatchMessage()后，交回给Handler的handleMessage()来进行相应地处理。
- 将Message加入MessageQueue时，处往管道写入字符，可以会唤醒loop线程；如果MessageQueue中没有Message，并处于Idle状态，则会执行IdelHandler接口中的方法，往往用于做一些清理性地工作。
消息分发的优先级：
- Message的回调方法：
message.callback.run()，优先级最高； - Handler的回调方法：
Handler.mCallback.handleMessage(msg)，优先级仅次于1； - Handler的默认方法：
Handler.handleMessage(msg)，优先级最低。
架构图
- Looper有一个MessageQueue消息队列；
- MessageQueue有一组待处理的Message；
- Message中有一个用于处理消息的Handler；
- Handler中有Looper和MessageQueue。
源码分析
主线程默认创建Looper对象
应用程序的入口是在ActivityThread的main方法中的（当应用程序启动的时候，会通过底层的C/C++去调用main方法），这个方法在ActivityThread类的最后一个函数里面，核心代码如下：
/* ActivityThread源码 */
public static void main(String[] args) {
...
Environment.initForCurrentUser();
...
Looper.prepareMainLooper();//Looper
...
Looper.loop();//Looper
...
}/* Looper源码 */
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);//false意思不允许我们程序员退出（面向我们开发者），因为这是在主线程里面
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {//每个线程只允许执行一次
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();//将当前的Looper保存为主Looper
}
}在main方法里面，首先初始化了我们的Environment对象，然后创建了Looper，然后开启消息循环。
根据我们的常识知道，如果程序没有死循环的话，执行完main函数（比如构建视图等等代码）以后就会立马退出了。之所以我们的APP能够一直运行着，就是因为Looper.loop()里面是一个死循环：
public static void loop() {
for (;;) {
}
}之所以用for (;;)而不是用while(true)是因为防止一些人通过黑科技去修改这个循环的标志（比如通过反射的方式）。
在分析源码的时候，你可能会发现一些if(false){}之类的语句，这种写法是方便调试的，通过一个标志就可以控制某些代码是否执行，比如说是否输出一些系统的Log。
看源码一定不要慌，也不要一行一行看，要抓住核心的思路去看即可。
系统的Handler
在ActivityThread的成员变量里面有一个这样的大H（继承Handler），这个就是系统的Handler：
final H mH = new H();回顾一下ActivityThread的main方法可以知道，在new ActivityThread的时候，系统的Handler就就初始化了，这是一种饿加载的方法，也就是在类被new的时候就初始化成员变量了。
/* ActivityThread源码 */
public static void main(String[] args) {
...
Environment.initForCurrentUser();
...
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();//初始化系统的Handler
}
...
Looper.loop();
...
}
final Handler getHandler() {
return mH;
}
final H mH = new H();H
下面看系统Handler的定义（看的时候可以跳过一些case，粗略地看即可）：
从系统的Handler中，在handleMessage我们可以看到很多关于四大组件的生命周期操作，比如创建、销毁、切换、跨进程通信，也包括了整个Application进程的销毁等等。
/* ActivityThread源码 */
private class H extends Handler {
...
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case LAUNCH_ACTIVITY: { ... } break;
case RELAUNCH_ACTIVITY: { ... } break;
case PAUSE_ACTIVITY: { ... } break;
case PAUSE_ACTIVITY_FINISHING: { ... } break;
case STOP_ACTIVITY_SHOW: { ... } break;
case STOP_ACTIVITY_HIDE: { ... } break;
case SHOW_WINDOW: { ... } break;
case HIDE_WINDOW: { ... } break;
case RESUME_ACTIVITY: { ... } break;
case SEND_RESULT: { ... } break;
case DESTROY_ACTIVITY: { ... } break;
case BIND_APPLICATION: { ... } break;
case EXIT_APPLICATION://应用程序的退出过程
if (mInitialApplication != null) {
mInitialApplication.onTerminate();
}
Looper.myLooper().quit();
break;
case NEW_INTENT: { ... } break;
case RECEIVER: { ... } break;
case CREATE_SERVICE: { ... } break;
case BIND_SERVICE: { ... } break;
case UNBIND_SERVICE: { ... } break;
case SERVICE_ARGS: { ... } break;
case STOP_SERVICE: { ... } break;
case CONFIGURATION_CHANGED: { ... } break;
case CLEAN_UP_CONTEXT: { ... } break;
case GC_WHEN_IDLE: { ... } break;
case DUMP_SERVICE: { ... } break;
case LOW_MEMORY: { ... } break;
case ACTIVITY_CONFIGURATION_CHANGED: { ... } break;
case PROFILER_CONTROL: { ... } break;
case CREATE_BACKUP_AGENT: { ... } break;
case DESTROY_BACKUP_AGENT: { ... } break;
case SUICIDE://我们可以通过发SUICIDE消息自杀，这样来退出应用程序
Process.killProcess(Process.myPid());
break;
case REMOVE_PROVIDER: { ... } break;
case ENABLE_JIT: { ... } break;
case DISPATCH_PACKAGE_BROADCAST: { ... } break;
case SCHEDULE_CRASH: { ... } break;
case DUMP_HEAP: { ... } break;
case DUMP_ACTIVITY: { ... } break;
case DUMP_PROVIDER: { ... } break;
case SLEEPING: { ... } break;
case SET_CORE_SETTINGS: { ... } break;
case UPDATE_PACKAGE_COMPATIBILITY_INFO: { ... } break;
case TRIM_MEMORY: { ... } break;
case UNSTABLE_PROVIDER_DIED: { ... } break;
case REQUEST_ASSIST_CONTEXT_EXTRAS: { ... } break;
case TRANSLUCENT_CONVERSION_COMPLETE: { ... } break;
case INSTALL_PROVIDER: { ... } break;
case ON_NEW_ACTIVITY_OPTIONS: { ... } break;
case CANCEL_VISIBLE_BEHIND: { ... } break;
case BACKGROUND_VISIBLE_BEHIND_CHANGED: { ... } break;
case ENTER_ANIMATION_COMPLETE: { ... } break;
case START_BINDER_TRACKING: { ... } break;
case STOP_BINDER_TRACKING_AND_DUMP: { ... } break;
case MULTI_WINDOW_MODE_CHANGED: { ... } break;
case PICTURE_IN_PICTURE_MODE_CHANGED: { ... } break;
case LOCAL_VOICE_INTERACTION_STARTED: { ... } break;
}
Object obj = msg.obj;
if (obj instanceof SomeArgs) {
((SomeArgs) obj).recycle();
}
if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, "<<< done: " + codeToString(msg.what));
}
...
}应用程序的退出过程
实际上我们要退出应用程序的话，就是让主线程结束，换句话说就是要让Looper的循环结束。
这里是直接结束Looper循环，因此我们四大组件的生命周期方法可能就不会执行了，因为四大组件的生命周期方法就是通过Handler去处理的，Looper循环都没有了，四大组件还玩毛线！因此我们平常写程序的时候就要注意了，onDestroy方法是不一定能够回调的。
/* ActivityThread源码 */
//H的handleMessage中部分代码
case EXIT_APPLICATION:
if (mInitialApplication != null) {
mInitialApplication.onTerminate();
}
//退出Looper的循环
Looper.myLooper().quit();
break;这里实际上是调用了MessageQueue的quit，清空所有Message。
/* Looper源码 */
public void quit() {
mQueue.quit(false);
}1、Looper
ThreadLocal
ThreadLocal： 线程本地存储区（Thread Local Storage，简称为TLS），每个线程都有自己的私有的本地存储区域，不同线程之间彼此不能访问对方的TLS区域。
ThreadLocal是JDK提供的一个解决线程不安全的类，线程不安全问题归根结底主要涉及到变量的多线程访问问题，例如变量的临界问题、值错误、并发问题等。
ThreadLocal 内部维护了一个针对每一个线程的数组Entry[]，它的初始容量是16，我们在设置value的时候将当前的value值封装Entry类里面，在然后再根据当前的ThreadLocal的索引去查中对应的Entry值，最终根据Entry对象取出value值，很明显每个线程的数组是不相同，所以就可以取出不同的Entry。
TLS常用的操作方法：
set()
ThreadLocal.set(T value)：将value存储到当前线程的TLS区域，源码如下：
map.set(this, value)：通过把键-ThreadLocal自身&值-Looper 放到了一个Map里面，如果再放一个的话，就会覆盖（因为map不允许键值对中的键是重复的），因此ThreadLocal**绑定了线程以及Looper**。
/* ThreadLocal源码 */
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);//把键-ThreadLocal自身&值-Looper 放到了一个Map里面
else
createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;//由Thread源码知，t.threadLocals类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
static class ThreadLocalMap {
...
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
...
/* ThreadLocalMap的构造方法 */
ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];//构造一个数组
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);//通过按位运算得到一个变量i值
//构造一个Entry对象将ThreadLocal和Value放进去，将设置进去的值包装成一个对象存进数组里边
table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
size = 1;
setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}
//Entry这个实体继承WeakReference(就是我们常说的弱引用)
static class Entry extends WeakReference {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {//v就是我们设置进去的value
super(k);
value = v;
}
}
} /* Thread源码 */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;get()
ThreadLocal.get()：获取当前线程TLS区域的数据，源码如下：
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
return (T)e.value;//返回当前线程储存区中的数据
}
return setInitialValue();//目标线程存储区没有查询到则返回null
}
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
return value;
}
protected T initialValue() {
return null;
}ThreadLocal的get()和set()方法操作的类型都是泛型。
1.1 prepare()
对于无参的情况，默认调用prepare(true)，表示的是这个Looper运行退出，而对于false的情况则表示当前Looper不运行退出。
/* Looper源码 */
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//每个线程只允许执行一次该方法，第二次执行时线程的TLS已有数据，则会抛出异常。
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//创建Looper对象，并保存到当前线程的TLS区域
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
//Looper的成员变量sThreadLocal
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); 这里的sThreadLocal变量是ThreadLocal类型，其定义如下：
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); 可见sThreadLocal的get()和set()操作的类型都是Looper类型。
这里利用ThreadLocal绑定了Looper以及线程，就可以避免其他线程去访问当前线程的Looper了。
Looper.prepare()
Looper.prepare()在每个线程只允许执行一次，该方法会创建Looper对象，Looper的构造方法中会创建一个MessageQueue对象，再将Looper对象保存到当前线程TLS。
对于Looper类型的构造方法如下：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); //创建MessageQueue对象. //【见3.1 创建MessageQueue】
mThread = Thread.currentThread(); //记录当前线程.
}另外，与prepare()相近功能的，还有一个prepareMainLooper()方法，该方法主要在ActivityThread类中使用。
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false); //设置不允许退出的Looper
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {//每个线程只允许执行一次
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();//将当前的Looper保存为主Looper
}
}
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal(); 1.2 loop()
loop()进入循环模式，不断重复下面的操作，直到没有消息时退出循环
- 读取MessageQueue的下一条Message；
- 把Message分发给相应的target；
- 再把分发后的Message回收到消息池，以便重复利用。
这是这个消息处理的核心部分。
另外，源码中可以看到有logging方法，这是用于debug的，默认情况下logging == null，通过设置setMessageLogging()用来开启debug工作。
/* Looper源码 */
public static void loop() {
final Looper me = myLooper(); //获取TLS存储的Looper对象 //【见1.4.1 myLooper】
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue; //获取Looper对象中的消息队列
Binder.clearCallingIdentity();
//确保在权限检查时基于本地进程，而不是基于最初调用进程。
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) { //进入loop的主循环方法
Message msg = queue.next(); //可能会阻塞 //【见3.2 next()】
if (msg == null) { //没有消息，则退出循环
return;
}
Printer logging = me.mLogging; //默认为null，可通过setMessageLogging()方法来指定输出，用于debug功能
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);//用于分发Message //【见2.2 消息分发】
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); //确保分发过程中identity不会损坏
if (ident != newIdent) {
//打印identity改变的log，在分发消息过程中是不希望身份被改变的。
}
msg.recycleUnchecked(); //回收消息，将Message放入消息池 //【见4.2.2 recycle】
}
}1.3 quit()
/* Looper源码 */
public void quit() {
mQueue.quit(false); //消息移除
}
public void quitSafely() {
mQueue.quit(true); //安全地消息移除
}Looper.quit()方法的实现最终调用的是MessageQueue.quit()方法
MessageQueue.quit()
消息退出的方式：
- 当safe =true时，只移除尚未触发的所有消息，对于正在触发的消息并不移除；
- 当safe =flase时，移除所有的消息
/* MessageQueue源码 */
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) {// 当mQuitAllowed为false，表示不运行退出，强行调用quit()会抛出异常
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) { //防止多次执行退出操作
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked(); //移除尚未触发的所有消息
} else {
removeAllMessagesLocked(); //移除所有的消息
}
//如mQuitting=false，那么认定为 mPtr != 0
nativeWake(mPtr);
}
}1.4 常用方法
1.4.1 myLooper
用于获取TLS存储的Looper对象
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}2、Handler
2.1 创建Handler
2.1.1 无参构造
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
//匿名类、内部类或本地类都必须申明为static，否则会警告可能出现内存泄露
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
//必须先执行Looper.prepare()，才能获取Looper对象，否则为null.
mLooper = Looper.myLooper(); //从当前线程的TLS中获取Looper对象//【见1.1 prepare()&1.4.1 myLooper】
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue; //消息队列，来自Looper对象
mCallback = callback; //回调方法
mAsynchronous = async; //设置消息是否为异步处理方式
}对于Handler的无参构造方法，默认采用当前线程TLS中的Looper对象，并且callback回调方法为null，且消息为同步处理方式。只要执行的Looper.prepare()方法，那么便可以获取有效的Looper对象。
2.1.2 有参构造
public Handler(Looper looper) {
this(looper, null, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}Handler类在构造方法中，可指定Looper，Callback回调方法以及消息的处理方式(同步或异步)，对于无参的handler，默认是当前线程的Looper。
2.2 消息分发
在Looper.loop()中，当发现有消息时，调用消息的目标handler，执行dispatchMessage()方法来分发消息。
分发消息流程：
- 当
Message的回调方法不为空时，则回调方法msg.callback.run()，其中callBack数据类型为Runnable,否则进入步骤2； - 当
Handler的mCallback成员变量不为空时，则回调方法mCallback.handleMessage(msg),否则进入步骤3； - 调用
Handler自身的回调方法handleMessage()，该方法默认为空，Handler子类通过覆写该方法来完成具体的逻辑。
对于很多情况下，消息分发后的处理方法是第3种情况，即Handler.handleMessage()，一般地往往通过覆写该方法从而实现自己的业务逻辑。
/* Handler源码 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
//当Message存在回调方法，回调msg.callback.run()方法；
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
//当Handler存在Callback成员变量时，回调方法handleMessage()；
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//Handler自身的回调方法handleMessage()
handleMessage(msg);
}
}2.3 消息发送
发送消息调用链：
从上图，可以发现所有的发消息方式，最终都是调用MessageQueue.enqueueMessage();
Handler.sendEmptyMessage()等系列方法最终调用MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)，将消息添加到消息队列中，其中uptimeMillis为系统当前的运行时间，不包括休眠时间。
2.3.1 sendEmptyMessage
public final boolean sendEmptyMessage(int what) {
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}2.3.2 sendEmptyMessageDelayed
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}2.3.3 sendMessageDelayed
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}2.3.4 sendMessageAtTime
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
return false;
}
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}2.3.5 sendMessageAtFrontOfQueue
该方法通过设置消息的触发时间为0，从而使Message加入到消息队列的队头。
public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) {
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
return false;
}
return enqueueMessage(queue, msg, 0);
}2.3.6 post
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;
}2.3.7 postAtFrontOfQueue
public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r) {
return sendMessageAtFrontOfQueue(getPostMessage(r));
}2.3.8 enqueueMessage
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //【见3.3 enqueueMessage】
}2.4 其他方法
Handler是消息机制中非常重要的辅助类，更多的实现都是MessageQueue, Message中的方法，Handler的目的是为了更加方便的使用消息机制。
2.4.1 obtainMessage
获取消息
public final Message obtainMessage() {
return Message.obtain(this); //【见4.2.1 obtain】
}Handler.obtainMessage()方法，最终调用Message.obtainMessage(this)，其中this为当前的Handler对象。
2.4.2 removeMessages
public final void removeMessages(int what) {
mQueue.removeMessages(this, what, null); //【见3.4 removeMessages】
}3、MessageQueue
MessageQueue是消息机制的Java层和C++层的连接纽带，大部分核心方法都交给native层来处理，其中MessageQueue类中涉及的native方法如下：
private native static long nativeInit();
private native static void nativeDestroy(long ptr);
private native void nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis);
private native static void nativeWake(long ptr);
private native static boolean nativeIsPolling(long ptr);
private native static void nativeSetFileDescriptorEvents(long ptr, int fd, int events);关于这些native方法的介绍，见Android消息机制2-Handler(native篇)。
3.1 创建MessageQueue
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
//通过native方法初始化消息队列，其中mPtr是供native代码使用
mPtr = nativeInit();
}3.2 next()
提取下一条message。
消息的取出并不是直接就从队列的头部取出的，而是根据了消息的when时间参数有关的，因为我们可以发送延时消息、也可以发送一个指定时间点的消息。
nativePollOnce是阻塞操作，其中nextPollTimeoutMillis代表下一个消息到来前，还需要等待的时长；当nextPollTimeoutMillis = -1时，表示消息队列中无消息，会一直等待下去。
当处于空闲时，往往会执行IdleHandler中的方法。当nativePollOnce()返回后，next()从mMessages中提取一个消息。
nativePollOnce()在native做了大量的工作，想进一步了解可查看 Android消息机制2-Handler(native篇)。
从源码可以看到消息的取出用到了一些native方法，这样做是为了获得更高的效率，
/* MessageQueue源码 */
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) { //当消息循环已经退出，则直接返回
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循环迭代的首次为-1
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (; ; ) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//阻塞操作，当等待nextPollTimeoutMillis时长，或者消息队列被唤醒，都会返回
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);//nativePollOnce
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();//拿到当前的时间戳
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
//当消息Handler为空时，查询MessageQueue中的下一条异步消息msg，则退出循环。
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
//当异步消息触发时间大于当前时间（还没有到执行的时间），则设置下一次轮询的超时时长
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 到了执行时间，获取一条消息，并返回
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
//设置消息的使用状态，即flags |= FLAG_IN_USE
msg.markInUse();
return msg; //成功地获取MessageQueue中的下一条即将要执行的消息
}
} else {
//没有消息
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
//消息正在退出，返回null
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
//当消息队列为空，或者是消息队列的第一个消息时
if (pendingIdleHandlerCount < 0 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
//没有idle handlers 需要运行，则循环并等待。
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
//只有第一次循环时，会运行idle handlers，执行完成后，重置pendingIdleHandlerCount为0.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; //去掉handler的引用
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle(); //idle时执行的方法
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
//重置idle handler个数为0，以保证不会再次重复运行
pendingIdleHandlerCount = 0;
//当调用一个空闲handler时，一个新message能够被分发，因此无需等待可以直接查询pending message.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}3.3 enqueueMessage
添加一条消息到消息队列
MessageQueue是按照Message触发时间的先后顺序排列的，队头的消息是将要最早触发的消息。当有消息需要加入消息队列时，会从队列头开始遍历，直到找到消息应该插入的合适位置，以保证所有消息的时间顺序。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// 每一个普通Message必须有一个target（即Handler）
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) { //正在退出时，回收msg，加入到消息池
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
//p为null(代表MessageQueue没有消息） 或者msg的触发时间是队列中最早的， 则进入该该分支
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; //当阻塞时需要唤醒
} else {
//将消息按时间顺序插入到MessageQueue。一般地，不需要唤醒事件队列，
//除非消息队头存在barrier，并且同时Message是队列中最早的异步消息。
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;
prev.next = msg;
}
//消息没有退出，我们认为此时mPtr != 0
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}3.4 removeMessages
这个移除消息的方法，采用了两个while循环，第一个循环是从队头开始，移除符合条件的消息，第二个循环是从头部移除完连续的满足条件的消息之后，再从队列后面继续查询是否有满足条件的消息需要被移除。
void removeMessages(Handler h, int what, Object object) {
if (h == null) {
return;
}
synchronized (this) {
Message p = mMessages;
//从消息队列的头部开始，移除所有符合条件的消息
while (p != null && p.target == h && p.what == what
&& (object == null || p.obj == object)) {
Message n = p.next;
mMessages = n;
p.recycleUnchecked();
p = n;
}
//移除剩余的符合要求的消息
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;
}
}
}3.5 postSyncBarrier
前面小节[3.3]已说明每一个普通Message必须有一个target，对于特殊的message是没有target，即同步barrier token。 这个消息的价值就是用于拦截同步消息，所以并不会唤醒Looper。
postSyncBarrier只对同步消息产生影响，对于异步消息没有任何差别。
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++;
final Message msg = Message.obtain();
msg.markInUse();
msg.when = when;
msg.arg1 = token;
Message prev = null;
Message p = mMessages;
if (when != 0) {
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 {
msg.next = p;
mMessages = msg;
}
return token;
}
}public void removeSyncBarrier(int token) {
synchronized (this) {
Message prev = null;
Message p = mMessages;
//从消息队列找到 target为空,并且token相等的Message
while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
prev = p;
p = p.next;
}
if (p == null) {
throw new IllegalStateException("The specified message queue synchronization "
+ " barrier token has not been posted or has already been removed.");
}
final boolean needWake;
if (prev != null) {
prev.next = p.next;
needWake = false;
} else {
mMessages = p.next;
needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;
}
p.recycleUnchecked();
if (needWake && !mQuitting) {
nativeWake(mPtr);
}
}
}4、 Message
4.1 创建消息
每个消息用Message表示，Message主要包含以下内容：
| 数据类型 | 成员变量 | 解释 |
|---|---|---|
| int | what | 消息类别 |
| long | when | 消息触发时间 |
| int | arg1 | 参数1 |
| int | arg2 | 参数2 |
| Object | obj | 消息内容 |
| Handler | target | 消息响应方 |
| Runnable | callback | 回调方法 |
创建消息的过程，就是填充消息的上述内容的一项或多项。
4.2 消息池
在代码中，可能经常看到recycle()方法，咋一看，可能是在做虚拟机的gc()相关的工作，其实不然，这是用于把消息加入到消息池的作用。这样的好处是，当消息池不为空时，可以直接从消息池中获取Message对象，而不是直接创建，提高效率。
静态变量sPool的数据类型为Message，通过next成员变量，维护一个消息池；静态变量MAX_POOL_SIZE代表消息池的可用大小；消息池的默认大小为50。
消息池常用的操作方法是obtain()和recycle()。
4.2.1 obtain
从消息池中获取消息
obtain()，从消息池取Message，就是把消息池表头的Message取走，再把表头指向next;
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null; //从sPool中取出一个Message对象，并消息链表断开
m.flags = 0; // 清除in-use flag
sPoolSize--; //消息池的可用大小进行减1操作
return m;
}
}
return new Message(); // 当消息池为空时，直接创建Message对象
}4.2.2 recycle
把不再使用的消息加入消息池
recycle()，将Message加入到消息池的过程，就是把Message加到链表的表头。
关于消息的回收还有一点需要注意的就是，我们平时写Handler的时候不需要我们手动回收，因为谷歌的工程师已经有考虑到这方面的问题了。消息在Handler分发处理之后就会被自动回收的——见Looper的loop【见1.2 loop()】
public void recycle() {
if (isInUse()) { //判断消息是否正在使用
if (gCheckRecycle) { //Android 5.0以后的版本默认为true,之前的版本默认为false.
throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it is still in use.");
}
return;
}
recycleUnchecked();
}
boolean isInUse() {
return ((flags & FLAG_IN_USE) == FLAG_IN_USE);
}
//对于不再使用的消息，加入到消息池
void recycleUnchecked() {
//将消息标示位置为IN_USE，并清空消息所有的参数。
flags = FLAG_IN_USE;
what = 0;
arg1 = 0;
arg2 = 0;
obj = null;
replyTo = null;
sendingUid = -1;
when = 0;
target = null;
callback = null;
data = null;
synchronized (sPoolSync) {
if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) { //当消息池没有满时，将Message对象加入消息池
next = sPool;
sPool = this;
sPoolSize++; //消息池的可用大小进行加1操作
}
}
}引用：
★★★★★Android的消息机制
★★★★Android消息机制1-Handler(Java层)
★Android 源码分析之旅3.1–消息机制源码分析
Android消息机制-ThreadLocal原理解析：数据存取