Android线程间通信的Message机制

引用

来自easyandroid论坛，原文：http://www.easyandroid.com/bbs/viewthread.php?tid=33

1.1.Message 
代码在frameworks\base\core\java\android\Os\Message.java中。 

Message.obtain函数：有多个obtain函数，主要功能一样，只是参数不一样。作用是从Message Pool中取出一个Message，如果Message Pool中已经没有Message可取则新建一个Message返回，同时用对应的参数给得到的Message对象赋值。 

Message Pool：大小为10个；通过Message.mPool->（Message并且Message.next）->（Message并且Message.next）->（Message并且Message.next）...构造一个Message Pool。Message Pool的第一个元素直接new出来，然后把Message.mPool（static类的static变量）指向它。其他的元素都是使用完的 Message通过Message的recycle函数清理后放到Message Pool（通过Message Pool最后一个Message的next指向需要回收的Message的方式实现）。下图为Message Pool的结构： 
 

1.2.MessageQueue 
MessageQueue里面有一个收到的Message的对列： 

MessageQueue.mMessages(static变量)->( Message并且Message.next)-> ( Message并且Message.next)->...，下图为接收消息的消息队列： 
 
上层代码通过Handler的sendMessage等函数放入一个message到MessageQueue里面时最终会调用MessageQueue的 enqueueMessage函数。enqueueMessage根据上面的接收的Message的队列的构造把接收到的Message放入队列中。 

MessageQueue的removeMessages函数根据上面的接收的Message的队列的构造把接收到的Message从队列中删除，并且调用对应Message对象的recycle函数把不用的Message放入Message Pool中。 

1.3.Looper 
Looper对象的创建是通过prepare函数，而且每一个Looper对象会和一个线程关联 

Java代码  

1. public static final void prepare() {  

2.     if (sThreadLocal.get() != null) {  

3.         throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");  

4.     }  

5.     sThreadLocal.set(new Looper());  

6. }  

Looper对象创建时会创建一个MessageQueue，主线程默认会创建一个Looper从而有MessageQueue，其他线程默认是没有 MessageQueue的不能接收Message，如果需要接收Message则需要通过prepare函数创建一个MessageQueue。具体操作请见示例代码。 

Java代码  

1. private Looper() {  

2.     mQueue = new MessageQueue();  

3.     mRun = true;  

4.     mThread = Thread.currentThread();  

5. }  

prepareMainLooper函数只给主线程调用（系统处理，程序员不用处理），它会调用prepare建立Looper对象和MessageQueue。 

Java代码  

1. public static final void prepareMainLooper() {  

2.     prepare();  

3.     setMainLooper(myLooper());  

4.     if (Process.supportsProcesses()) {  

5.         myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;  

6.     }  

7. }  

Loop函数从MessageQueue中从前往后取出Message，然后通过Handler的dispatchMessage函数进行消息的处理（可见消息的处理是Handler负责的），消息处理完了以后通过Message对象的recycle函数放到Message Pool中，以便下次使用，通过Pool的处理提供了一定的内存管理从而加速消息对象的获取。至于需要定时处理的消息如何做到定时处理，请见 MessageQueue的next函数，它在取Message来进行处理时通过判断MessageQueue里面的Message是否符合时间要求来决定是否需要把Message取出来做处理，通过这种方式做到消息的定时处理。 

Java代码  

1. public static final void loop() {  

2.     Looper me = myLooper();  

3.     MessageQueue queue = me.mQueue;  

4.     while (true) {  

5.         Message msg = queue.next(); // might block  

6.         //if (!me.mRun) {  

7.         //    break;  

8.         //}  

9.         if (msg != null) {  

10.             if (msg.target == null) {  

11.                 // No target is a magic identifier for the quit message  

12.                 return;  

13.             }  

14.   

15.             if (me.mLogging!= null)   

16.                 me.mLogging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "+ msg.callback + ": " + msg.what);  

17.             msg.target.dispatchMessage(msg);  

18.             if (me.mLogging!= null)   

19.                 me.mLogging.println("<<<<< Finished to" + msg.target + " "+ msg.callback);  

20.             msg.recycle();  

21.         }  

22.     }  

23. }  

1.4.Handler 

Handler的构造函数表示Handler会有成员变量指向Looper和MessageQueue，后面我们会看到没什么需要这些引用；至于callback是实现了Callback接口的对象，后面会看到这个对象的作用。 

Java代码  

1. public Handler(Looper looper, Callback callback) {  

2.     mLooper = looper;  

3.     mQueue = looper.mQueue;  

4.     mCallback = callback;  

5. }  

6.   

7. public interface Callback {  

8.     public boolean handleMessage(Message msg);  

9. }  

获取消息：直接通过Message的obtain方法获取一个Message对象。 

Java代码  

1. public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj){  

2.     return Message.obtain(this, what, arg1, arg2, obj);  

3. }  

发送消息：通过MessageQueue的enqueueMessage把Message对象放到MessageQueue的接收消息队列中 

Java代码  

1. public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){  

2.     boolean sent = false;  

3.     MessageQueue queue = mQueue;  

4.     if (queue != null) {  

5.         msg.target = this;  

6.     sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);  

7.     } else {  

8.         RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");  

9.         Log.w("Looper", e.getMessage(), e);  

10.     }  

11.     return sent;  

12. }  

线程如何处理MessageQueue中接收的消息：在Looper的loop函数中循环取出MessageQueue的接收消息队列中的消息，然后调用 Hander的dispatchMessage函数对消息进行处理，至于如何处理（相应消息）则由用户指定（三个方法，优先级从高到低：Message里面的Callback，一个实现了Runnable接口的对象，其中run函数做处理工作；Handler里面的mCallback指向的一个实现了 Callback接口的对象，里面的handleMessage进行处理；处理消息Handler对象对应的类继承并实现了其中 handleMessage函数，通过这个实现的handleMessage函数处理消息）。 

Java代码  

1. public void dispatchMessage(Message msg) {  

2.     if (msg.callback != null) {  

3.         handleCallback(msg);  

4.     } else {  

5.         if (mCallback != null) {  

6.             if (mCallback.handleMessage(msg)) {  

7.                 return;  

8.             }  

9.         }  

10.         handleMessage(msg);  

11.     }  

12. }  

Runnable说明：Runnable只是一个接口，实现了这个接口的类对应的对象也只是个普通的对象，并不是一个Java中的Thread。Thread类经常使用Runnable，很多人有误解，所以这里澄清一下。 


从上可知以下关系图： 
 
其中清理Message是Looper里面的loop函数指把处理过的Message放到Message的Pool里面去，如果里面已经超过最大值10个，则丢弃这个Message对象。 

调用Handler是指Looper里面的loop函数从MessageQueue的接收消息队列里面取出消息，然后根据消息指向的Handler对象调用其对应的处理方法。 

 

1.5.代码示例 

下面我们会以android实例来展示对应的功能，程序界面于下： 
 
程序代码如下，后面部分有代码说明： 

Java代码  

1. package com.android.messageexample;  

2. import android.app.Activity;  

3. import android.content.Context;  

4. import android.graphics.Color;  

5. import android.os.Bundle;  

6. import android.os.Handler;  

7. import android.os.Looper;  

8. import android.os.Message;  

9. import android.util.Log;  

10. import android.view.View;  

11. import android.view.View.OnClickListener;  

12. import android.widget.Button;  

13. import android.widget.LinearLayout;  

14. import android.widget.TextView;  

15. public class MessageExample extends Activity implements OnClickListener {  

16.  private final int WC = LinearLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT;  

17.     private final int FP = LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT;  

18.     public TextView tv;  

19.     private EventHandler mHandler;  

20.     private Handler mOtherThreadHandler=null;  

21.     private Button btn, btn2, btn3, btn4, btn5, btn6;  

22.     private NoLooperThread noLooerThread = null;  

23.     private OwnLooperThread ownLooperThread = null;  

24.     private ReceiveMessageThread receiveMessageThread =null;  

25.     private Context context = null;  

26.     private final String sTag = "MessageExample";  

27.     private boolean postRunnable = false;  

28.    

29.  /** Called when the activity is first created. */  

30.  @Override  

31.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  

32.         super.onCreate(savedInstanceState);  

33.         context = this.getApplicationContext();  

34.         LinearLayout layout = new LinearLayout(this);  

35.         layout.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);  

36.         btn = new Button(this);  

37.         btn.setId(101);  

38.         btn.setText("message from main thread self");  

39.         btn.setOnClickListener(this);  

40.         LinearLayout.LayoutParams param =  

41.             new LinearLayout.LayoutParams(250,50);  

42.         param.topMargin = 10;  

43.         layout.addView(btn, param);  

44.         btn2 = new Button(this);  

45.         btn2.setId(102);  

46.         btn2.setText("message from other thread to main thread");  

47.         btn2.setOnClickListener(this);  

48.         layout.addView(btn2, param);  

49.         btn3 = new Button(this);  

50.         btn3.setId(103);  

51.         btn3.setText("message to other thread from itself");  

52.         btn3.setOnClickListener(this);  

53.         layout.addView(btn3, param);  

54.         btn4 = new Button(this);  

55.         btn4.setId(104);  

56.         btn4.setText("message with Runnable as callback from other thread to main thread");  

57.         btn4.setOnClickListener(this);  

58.         layout.addView(btn4, param);  

59.         btn5 = new Button(this);  

60.         btn5.setId(105);  

61.         btn5.setText("main thread's message to other thread");  

62.         btn5.setOnClickListener(this);  

63.         layout.addView(btn5, param);  

64.         btn6 = new Button(this);  

65.         btn6.setId(106);  

66.         btn6.setText("exit");  

67.         btn6.setOnClickListener(this);  

68.         layout.addView(btn6, param);  

69.         tv = new TextView(this);  

70.         tv.setTextColor(Color.WHITE);  

71.         tv.setText("");  

72.         LinearLayout.LayoutParams param2 =  

73.            new LinearLayout.LayoutParams(FP, WC);  

74.         param2.topMargin = 10;  

75.         layout.addView(tv, param2);  

76.         setContentView(layout);       

77.           

78.         //主线程要发送消息给other thread， 这里创建那个other thread  

79.   receiveMessageThread = new ReceiveMessageThread();  

80.   receiveMessageThread.start();  

81.     }  

82.    

83.  //implement the OnClickListener interface  

84.  @Override  

85.  public void onClick(View v) {  

86.   switch(v.getId()){  

87.   case 101:  

88.    //主线程发送消息给自己  

89.    Looper looper;  

90.    looper = Looper.myLooper();  //get the Main looper related with the main thread  

91.    //如果不给任何参数的话会用当前线程对应的Looper(这里就是Main Looper)为Handler里面的成员mLooper赋值  

92.    mHandler = new EventHandler(looper);   

93.    //mHandler = new EventHandler();  

94.    // 清除整个MessageQueue里的消息  

95.    mHandler.removeMessages(0);  

96.    String obj = "This main thread's message and received by itself!";  

97.    //得到Message对象  

98.    Message m = mHandler.obtainMessage(1, 1, 1, obj);  

99.    // 将Message对象送入到main thread的MessageQueue里面  

100.    mHandler.sendMessage(m);  

101.    break;  

102.   case 102:      

103.    //other线程发送消息给主线程  

104.    postRunnable = false;  

105.    noLooerThread = new NoLooperThread();  

106.    noLooerThread.start();  

107.    break;  

108.   case 103:    

109.    //other thread获取它自己发送的消息  

110.    tv.setText("please look at the error level log for other thread received message");  

111.    ownLooperThread = new OwnLooperThread();  

112.    ownLooperThread.start();  

113.    break;   

114.   case 104:       

115.    //other thread通过Post Runnable方式发送消息给主线程  

116.    postRunnable = true;  

117.    noLooerThread = new NoLooperThread();  

118.    noLooerThread.start();  

119.    break;  

120.   case 105:       

121.    //主线程发送消息给other thread  

122.    if(null!=mOtherThreadHandler){  

123.     tv.setText("please look at the error level log for other thread received message from main thread");  

124.     String msgObj = "message from mainThread";  

125.     Message mainThreadMsg = mOtherThreadHandler.obtainMessage(1, 1, 1, msgObj);  

126.     mOtherThreadHandler.sendMessage(mainThreadMsg);  

127.    }  

128.    break;  

129.   case 106:  

130.    finish();  

131.    break;  

132.   }  

133.  }  

134.  class EventHandler extends Handler  

135.  {  

136.   public EventHandler(Looper looper) {  

137.    super(looper);  

138.   }  

139.   public EventHandler() {  

140.    super();  

141.   }  

142.   public void handleMessage(Message msg) {  

143.    //可以根据msg.what执行不同的处理，这里没有这么做  

144.    switch(msg.what){  

145.    case 1:  

146.     tv.setText((String)msg.obj);  

147.     break;  

148.    case 2:  

149.     tv.setText((String)msg.obj);  

150.     noLooerThread.stop();  

151.     break;  

152.    case 3:  

153.     //不能在非主线程的线程里面更新UI，所以这里通过Log打印收到的消息  

154.     Log.e(sTag, (String)msg.obj);  

155.     ownLooperThread.stop();  

156.     break;  

157.    default:  

158.     //不能在非主线程的线程里面更新UI，所以这里通过Log打印收到的消息  

159.     Log.e(sTag, (String)msg.obj);  

160.     break;  

161.    }  

162.   }  

163.  }  

164.  //NoLooperThread  

165.  class NoLooperThread extends Thread{  

166.   private EventHandler mNoLooperThreadHandler;  

167.   public void run() {  

168.    Looper myLooper, mainLooper;  

169.    myLooper = Looper.myLooper();  

170.    mainLooper = Looper.getMainLooper();    //这是一个static函数  

171.    String obj;  

172.    if(myLooper == null){  

173.     mNoLooperThreadHandler = new EventHandler(mainLooper);  

174.     obj = "NoLooperThread has no looper and handleMessage function executed in main thread!";  

175.    }  

176.    else {  

177.     mNoLooperThreadHandler = new EventHandler(myLooper);  

178.     obj = "This is from NoLooperThread self and handleMessage function executed in NoLooperThread!";  

179.    }  

180.    mNoLooperThreadHandler.removeMessages(0);  

181.    if(false == postRunnable){  

182.     //send message to main thread  

183.     Message m = mNoLooperThreadHandler.obtainMessage(2, 1, 1, obj);  

184.     mNoLooperThreadHandler.sendMessage(m);  

185.     Log.e(sTag, "NoLooperThread id:" + this.getId());  

186.    }else{  

187.     //下面new出来的实现了Runnable接口的对象中run函数是在Main Thread中执行，不是在NoLooperThread中执行  

188.     //注意Runnable是一个接口，它里面的run函数被执行时不会再新建一个线程  

189.     //您可以在run上加断点然后在eclipse调试中看它在哪个线程中执行  

190.     mNoLooperThreadHandler.post(new Runnable(){    

191.      @Override    

192.      public void run() {    

193.       tv.setText("update UI through handler post runnalbe mechanism!");  

194.       noLooerThread.stop();  

195.      }    

196.     });    

197.    }  

198.   }  

199.  }  

200.    

201.  //OwnLooperThread has his own message queue by execute Looper.prepare();  

202.  class OwnLooperThread extends Thread{  

203.   private EventHandler mOwnLooperThreadHandler;  

204.   public void run() {  

205.    Looper.prepare();   

206.    Looper myLooper, mainLooper;  

207.    myLooper = Looper.myLooper();  

208.    mainLooper = Looper.getMainLooper();    //这是一个static函数  

209.    String obj;  

210.    if(myLooper == null){  

211.     mOwnLooperThreadHandler = new EventHandler(mainLooper);  

212.     obj = "OwnLooperThread has no looper and handleMessage function executed in main thread!";  

213.    }  

214.    else {  

215.     mOwnLooperThreadHandler = new EventHandler(myLooper);  

216.     obj = "This is from OwnLooperThread self and handleMessage function executed in NoLooperThread!";  

217.    }  

218.    mOwnLooperThreadHandler.removeMessages(0);  

219.    //给自己发送消息  

220.    Message m = mOwnLooperThreadHandler.obtainMessage(3, 1, 1, obj);  

221.    mOwnLooperThreadHandler.sendMessage(m);  

222.    Looper.loop();   

223.   }  

224.  }  

225.    

226.  //ReceiveMessageThread has his own message queue by execute Looper.prepare();  

227.  class ReceiveMessageThread extends Thread{  

228.   public void run() {  

229.    Looper.prepare();  

230.    mOtherThreadHandler = new Handler(){  

231.     public void handleMessage(Message msg) {  

232.      Log.e(sTag, (String)msg.obj);  

233.     }  

234.    };  

235.    Looper.loop();  

236.   }  

237.  }  

238.    

239. }  

说明（代码详细解释请见后文）： 

使用Looper.myLooper静态方法可以取得当前线程的Looper对象。 

使用mHandler = new EevntHandler(Looper.myLooper()); 可建立用来处理当前线程的Handler对象；其中，EevntHandler是Handler的子类。 

使用mHandler = new EevntHandler(Looper.getMainLooper()); 可建立用来处理main线程的Handler对象；其中，EevntHandler是Handler的子类。 


1.5.1.主线程给自己发送消息示例 

主线程发送消息： 

在onClick的case 101中创建一个继承自Handler的EventHandler对象，然后获取一个消息，然后通过EventHandler对象调用 sendMessage把消息发送到主线程的MessageQueue中。主线程由系统创建，系统会给它建立一个Looper对象和 MessageQueue，所以可以接收消息。这里只要根据主线程的Looper对象初始化EventHandler对象，就可以通过 EventHandler对象发送消息到主线程的消息队列中。 

主线程处理消息： 

这里是通过EventHandler的handleMessage函数处理的，其中收到的Message对象中what值为一的消息就是发送给它的，然后把消息里面附带的字符串在TextView上显示出来。 


1.5.2.其他线程给主线程发送消息示例 

其他线程发送消息（这里是说不使用Runnable作为callback的消息）： 

首先 postRunnable设为false，表示不通过Runnable方式进行消息相关的操作。然后启动线程noLooerThread，然后以主线程的Looper对象为参数建立EventHandler的对象mNoLooperThreadHandler，然后获取一个Message并把一个字符串赋值给它的一个成员obj，然后通过mNoLooperThreadHandler把消息发送到主线程的MessageQueue中。 

主线程处理消息： 

这里是通过EventHandler的handleMessage函数处理的，其中收到的Message对象中what值为二的消息就是上面发送给它的，然后把消息里面附带的字符串在TextView上显示出来。 

1.5.3.其他线程给自己发送消息示例 

其他线程发送消息： 

其他非主线程建立后没有自己的Looper对象，所以也没有MessageQueue，需要给非主线程发送消息时需要建立MessageQueue以便接收消息。下面说明如何给自己建立MessageQueue和Looper对象。从OwnLooperThread的run函数中可以看见有一个 Looper.prepare()调用，这个就是用来建立非主线程的MessageQueue和Looper对象的。 

所以这里的发送消息过程是建立线程mOwnLooperThread，然后线程建立自己的Looper和MessageQueue对象，然后根据上面建立的Looper对象建立对应的EventHandler对象mOwnLooperThreadHandler，然后由mOwnLooperThreadHandler建立消息并且发送到自己的MessageQueue里面。 

其他线程处理接收的消息： 

线程要接收消息需要在run函数中调用Looper.loop()，然后loop函数会从MessageQueue中取出消息交给对应的Handler对象 mOwnLooperThreadHandler处理，在mOwnLooperThreadHandler的handleMessage函数中会把 Message对象中what值为三的消息（上面发送的消息）在Log中打印出来，可以通过Logcat工具查看log。 

1.5.4.其他线程以Runnable为消息参数给主线程发送消息示例 

其他线程发送消息（这里是说使用Runnable作为callback的消息）： 

首先 postRunnable设为true，表示通过Runnable方式进行消息相关的操作。然后启动线程noLooerThread，然后以主线程的Looper对象为参数建立EventHandler的对象mNoLooperThreadHandler，然后获取一个Message并把一个字符串赋值给它的一个成员obj，然后通过mNoLooperThreadHandler把消息发送到主线程的MessageQueue中。 

主线程处理消息： 

主线程收到上面发送的Message后直接运行上面Runnable对象中的run函数进行相应的操作。run函数通过Log打印一个字符串，可以通过Logcat工具查看log。 


1.5.5.主线程给其他线程发送消息示例 

主线程发送消息： 

这里首先要求线程receiveMessageThread运行（在onCreate函数中完成），并且准备好自己的Looper和 MessageQueue（这个通过ReceiveMessageThread中的run函数中的Looper.prepare()调用完成），然后根据建立的Looper对象初始化Handler对象mOtherThreadHandler。然后在onClick的case 105中由mOtherThreadHandler建立一个消息（消息中有一个字符串对象）并且发送到线程receiveMessageThread中的 MessageQueue中。 

其他线程处理接收的消息： 

线程要接收消息需要在run函数中调用Looper.loop()，然后loop函数会从MessageQueue中取出消息交给对应的Handler对象mOtherThreadHandler处理，在mOtherThreadHandler的handleMessage函数中会把Message对象中的字符串对象在Log中打印出来，可以通过Logcat工具查看log。