【Android】简单全面的介绍消息机制

前言：Android的消息机制主要指的是Handler的运行机制，Handler大家都不陌生，无疑是讲的最多的一种机制，但文章要么太长抓不住重点，要么就是写的太浅显只能让你应付下面试，所以有必要汇总一下，巩固自己的知识的同时也希望帮助到读者。
内容基于自己的理解、网上的文章、和任玉刚的《Android开发艺术探索》这本书。
推荐文章：Handler跟Looper之间的关系

一、消息机制 跟 Android的消息机制

编程角度来说，消息机制是带有某种信息的信号（消息）去告诉程序或系统发生了什么并作出相应处理，它主要分为消息队列、消息循环和消息处理三大模块。

消息机制图示

Android的消息机制等同于Handler机制，从开发的角度来说，Handler机制是Android消息机制的上层接口，是AndroidSDK提供的一个非常重要的处理异步消息的机制，Android的消息机制主要是指Handler的运行机制，它主要包括Handler、Looper、Message和MessageQueue组成，Handler只是消息处理机制的一部分。具体下面再细细道来。

Android的消息机制图示

二、一波为什么 -。-？️

Handler的作用是什么呢？是将一个任务切换到某个指定的线程中去执行，我们常拿它用于更新UI，但这只是它的一个使用场景。
为什么提供这个机制？因为主线程不建议进行耗时操作，会造成ANR，这就需要开启子线程去进行耗时操作，但子线程不能访问UI线程，这就需要Handler机制来切换线程。
系统为啥子不让子线程访问UI呢？这是因为Android的UI控件不是线程安全的，多线程并发访问会导致UI控件出问题，那线程安全问题大家都懂，加锁保持同步。
为什么不能给UI控件加锁呢？这样不就解决了线程安全问题导致子线程不能访问UI的限制了吗？因为加锁会使得UI访问逻辑变得复杂、锁机制会堵塞某些线程的执行从而降低UI访问的效率。
所以 基于这两点得出最简单高效的办法是单线程来操作UI。
那子线程之间的通讯呢？ 当然也可以利用Handler机制来完成，不同的是主线程(ActivityThread)创建时就会初始化Looper，默认可以使用Handler，Handler使用必须创建Looper，线程默认是没有Looper的，在子线程使用Handler需要创建Looper就可以。
听懂的掌声～

三、具体介绍一下Handler机制

Handler机制是AndroidSDK提供的一个非常重要的处理异步消息的机制，主要是由Handler、Looper、Message和MessageQueue组成，Handler只是消息处理机制的一部分。

• Message：消息（分为硬件产生的消息和软件产生的消息）。
• MessageQueue：消息队列，内部存储了一组消息，主要作用是以队列的形式向消息池投递（插入）消息（MessageQueue.enqueueMessage）和取走（删除）消息池中的消息(MessageQueue.next)，内部存储结构是单链表而非队列。
• Handler：主要功能是向消息池发送消息（Handler.sendMessage）和处理消息（Handler.handleMessage）。
• Looper：无限循环执行（Looper.loop）去查找是否有新消息，有的话就从MessageQueue中取出Message并发送给Handler。

分析上述各部分：

Message：什么是硬件消息和软件消息呢？硬件消息就是我们滑动触摸点击按钮等等，软件消息就是我们主动new Message发送出去的。Message实现了Parcelable接口封装消息数据，所以他是存在于内存中的。一个实体（类）如果需要封装到消息中去就必须实现这一接口。
MessageQueue：相当于一个容器，消息池。下图可看到了.next的身影，应该猜到是链表形式，实际上确实是单链表维护，在插入和删除上有优势。在其next()中会无限循环，不断的判断是否有消息，有就返回这条消息并移除。
Looper：Looper创建的时候会创建一个MessageQueue，它们两个是一一对应的关系。调用Looper.loop()的时候消息循环开始，不断地调用MessageQueue的next()方法，当有消息就处理，否则就堵塞在next()方法中。loop()跟MessageQueue的next()一样都是死循环（源码可见for(;;)）。退出时调用Looper.quit()，它会调用MessageQueue的quit()方法，此时next会返回null，然后loop()方法也跟着退出。
Handler：在主线程构造Handler，new Handler()里调用了Looper.myLooper()这个方法，这个方法是获取当前线程的Looper的。在其他线程调用sendMessage()时主线程的MessageQueue会插入一条Message，然后被Looper使用，在Looper的loop()中通过回调 msg.target.dispatchMessage(msg);发送给Handler。Handler跟Looper的关系是多对一。

一段Looper的源码片段：

一句话总结Handler机制：Handler负责发送消息（Message）到MessageQueue中，Looper负责循环的接收MessageQueue中的消息通过回调方法返还给Handler自己本身。

四、容易忽略的Message，使用时应注意的地方有哪些？

Message在Handler机制中看似很不起眼，但至关重要。它封装了任务携带的信息和该任务的handler，使用时应注意：

• Message可以通过 new 来获取，但通常使用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()方法来从消息池中获取空消息对象，可以节省资源！
• 如果Message只需要携带简单的int型数据，优先使用arg1和arg2来传递数据，比Bundle节省内存。
• 使用Message.what来标识信息便于处理Message。
• 最后如果需要从工作线程返回很多数据信息再借助Bundle对象将数据集中到一起放在obj属性中，返回到主线程处理。

五、Looper介绍

上面说了那么多Looper的方法，但在Activity中使用Handler时没看到过Looper的影子啊，原来Activity内部包含了一个Looper对象，它会自动管理Looper并处理子线程中发送过来的消息。前面说到过，初始化Handler时在Handler的构造函数中会把当前线程的Looper与Handler关联，所以在Activity中无需显式的使用Looper。

上面提过在子线程中则需要我们自己维护Looper。

prepare()的工作方式核心就是将looper对象定义为ThreadLocal，将一个唯一的Looper对象给添加到ThreadLocal中。

prepare()的工作方式

源码简述

网上介绍Handler机制的文章解释最详细的就是Looper，会附带源码每一篇都会解释的很透彻。这里就简单的总结一下Looper，详细请去查阅Looper源码。

可以看出Prepare()的工作方式核心就是将Looperd对象定义为ThreadLocal，将唯一的Looper对象添加到ThreadLocal中。

Looper在构造方法中创建了一个MessageQueue和当前线程Thread。

六、ThreadLocal介绍

ThreadLocal 是一个线程内部的数据存储的泛型类，通过它可以在指定的线程中存储数据，数据存储后，也只有在指定的线程中获取到存储的数据，在其他线程中则无法获取此数据。存取数据时先获取当前线程，然后通过当前线程创建Values，存储传递进来的value，获取的时候也是根据当前线程来获取的。
使用场景主要有Looper、ActivityThread、AMS等，什么时候使用呢？可以归纳为当某些数据是以线程为作用域，并且不同线程具有不同的线程副本的时候，可以考虑采用ThreadLocal。OK，对于Handler的使用场景来说它需要获取当前线程的Looper，Looper作用域就是线程并且不同的作用域具有不同的Looper，通过ThreadLocal就能轻松实现Looper在线程中的存取。否则系统需要提供一个全局的哈希表供Handler查找指定线程的Looper... ...。另一个使用场景 复杂逻辑下的对象传递，比如监听器的传递，如果函数调用栈比较深，代码入口的多样性，监听器需要贯穿整个线程的执行过程，采用ThreadLocal让监听器作为在线程内的全局对象而存在，线程内部只需要get就可以获得，否则，栈太深，将监听器通过参数得形式一层层进行传递，局限性是程序设计很糟糕。另一种方式是把监听器作为静态变量供线程访问，局限性为不好扩展，使得每个执行的线程都创建一个静态的监听器对象。采用ThreadLocal，每个监听器对象都在自己的线程内部存储，这样扩展和程序设计的问题完美解决。

ThreadLocal的基本用法

在上面的代码中，在主线程中设置 mBooleanThrealLocal 的值为 true，在子线程 1 中设置为 false，在子线程 2 中不设置 mBooleanThrealLocal 的值，然后分别在 3 个线程中通过 get() 方法获取 mBooleanThrealLocal 的值

image.png

从上面的日志中可以看出，虽然在不同的线程中访问的是同一个 ThrealLocal 对象，但是它们通过 ThrealLocal 获取到的值确实不一样的。

set()方法代码片段

get()方法代码片段

七、为什么Handler机制会造成内存泄露

因为非静态内部类导致的！
我们知道非静态内部类默认就会持有外部类的引用，当非静态内部类对象的生命周期比外部类还长就会导致内存泄露。

上面介绍Message时说过mHandler会作为成员变量保存在发送的消息msg中，所以msg就会持有mHandler的引用,而mHandle是MainActivity的非静态内部类实例，所以mHandler就持有MainActivity的引用。msg间接持有MainActivity的引用。msg发送到消息队列（MessageQueue）中等待Looper轮询处理。当MainActivity退出后，msg可能还存在消息队列中未处理或正在处理。这样就会导致MainActivity无法被回收，以致发生MainActivity的内存泄露。
解决办法：使用静态内部类+弱引用的方式

mHandler通过弱引用的方式持有MainActivity，当GC执行垃圾回收时遇到MainActivity就会回收并释放所占的内存单元，避免内存泄露。msg还可能存在MessageQueue中，所以在MainActivity销毁时将mHandler的回调和发送的消息给移除掉。

结束

到此Android的消息机制就算讲总结完了，但本篇只是用比较容易理解的方式介绍了一下，Handler机制在Android开发中随处可见也很重要。大家很有必要去深入研究一下，去看一下里面的源码或结合一些讲解源码的文章自己理解一下。希望能帮到大家，有错的地方请提出来哈。