深入剖析Android消息机制

在Android 中，线程内部或者线程之间进行信息交互时经常会使用消息，这些基础的东西如果我们熟悉其内部的原理，将会使我们容易、更好地架构系统，避免一些低级的错误。在学习Android中消息机制之前，我们先了解与消息有关的几个类：

1.Message

消息对象，顾名思义就是记录消息信息的类。这个类有几个比较重要的字段：

a.arg1和arg2：我们可以使用两个字段用来存放我们需要传递的整型值，在Service中，我们可以用来存放Service的ID。

b.obj：该字段是Object类型，我们可以让该字段传递某个多项到消息的接受者中。

c.what：这个字段可以说是消息的标志，在消息处理中，我们可以根据这个字段的不同的值进行不同的处理，类似于我们在处理Button事件时，通过switch(v.getId())判断是点击了哪个按钮。

在使用Message时，我们可以通过new Message()创建一个Message实例，但是Android 更推荐我们通过Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()获取Message对象。这并不一定是直接创建一个新的实例，而是先从消息池中看有没有可用的Message实例，存在则直接取出并返回这个实例。反之如果消息池中没有可用的Message实例，则根据给定的参数new一个新Message对象。通过分析源码可得知，Android系统默认情况下在消息池中实例化10个Message对象。

2.MessageQueue

消息队列，用来存放Message对象的数据结构，按照“先进先出”的原则存放消息。存放并非实际意义的保存，而是将Message对象以链表的方式串联起来的。MessageQueue对象不需要我们自己创建，而是有Looper对象对其进行管理，一个线程最多只可以拥有一个 MessageQueue。我们可以通过Looper.myQueue()获取当前线程中的MessageQueue。

3.Looper

MessageQueue的管理者，在一个线程中，如果存在Looper对象，则必定存在MessageQueue对象，并且只存在一个Looper对象和一个MessageQueue对象。在Android 系统中，除了主线程有默认的Looper对象，其它线程默认是没有Looper对象。如果想让我们新创建的线程拥有Looper对象时，我们首先应调用Looper.prepare()方法，然后再调用Looper.loop()方法。典型的用法如下：

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class LooperThread extends Thread      
{      
    public Handler mHandler;      
    public void run()      
    {      
        Looper.prepare();      
        //其它需要处理的操作      
        Looper.loop();      
   }      
}    
    class LooperThread extends Thread   
    {   
        public Handler mHandler;   
        public void run()   
        {   
            Looper.prepare();   
            //其它需要处理的操作   
            Looper.loop();   
       }   
    }  

倘若我们的线程中存在Looper对象，则我们可以通过Looper.myLooper()获取，此外我们还可以通过 Looper.getMainLooper()获取当前应用系统中主线程的Looper对象。在这个地方有一点需要注意，假如Looper对象位于应用程序主线程中，则Looper.myLooper()和Looper.getMainLooper()获取的是同一个对象。

4.Handler

消息的处理者。通过Handler对象我们可以封装Message对象，然后通过sendMessage(msg)把Message对象添加到 MessageQueue中；当MessageQueue循环到该Message时，就会调用该Message对象对应的handler对象的 handleMessage()方法对其进行处理。由于是在handleMessage()方法中处理消息，因此我们应该编写一个类继承自 Handler，然后在handleMessage()处理我们需要的操作。

view plaincopy to clipboardprint?
# public class MessageService extends Service      
#      
# {      
#     private static final String TAG = "MessageService";      
#     private static final int KUKA = 0;      
#     private Looper looper;      
#     private ServiceHandler handler;      
#     /**    
#      * 由于处理消息是在Handler的handleMessage()方法中，因此我们需要自己编写类    
#      * 继承自Handler类，然后在handleMessage()中编写我们所需要的功能代码    
#      * @author coolszy    
#      *    
#      */     
#     private final class ServiceHandler extends Handler      
#     {      
#         public ServiceHandler(Looper looper)      
#         {      
#             super(looper);      
#         }      
#      
#         @Override     
#         public void handleMessage(Message msg)      
#         {      
#             // 根据what字段判断是哪个消息      
#             switch (msg.what)      
#             {      
#             case KUKA:      
#                 //获取msg的obj字段。我们可在此编写我们所需要的功能代码      
#                 Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj);      
#                 break;      
#             // other cases      
#             default:      
#                 break;      
#             }      
#             // 如果我们Service已完成任务，则停止Service      
#             stopSelf(msg.arg1);      
#         }      
#     }       
#      
#     @Override     
#     public void onCreate()      
#     {      
#         Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()");      
#         // 默认情况下Service是运行在主线程中，而服务一般又十分耗费时间，如果      
#         // 放在主线程中，将会影响程序与用户的交互，因此把Service      
#         // 放在一个单独的线程中执行      
#         HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);      
#         thread.start();      
#         // 获取当前线程中的looper对象      
#         looper = thread.getLooper();      
#         //创建Handler对象，把looper传递过来使得handler、      
#         //looper和messageQueue三者建立联系      
#         handler = new ServiceHandler(looper);      
#     }      
#      
#     @Override     
#     public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId)      
#     {      
#         Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()");      
#      
#        //从消息池中获取一个Message实例      
#         Message msg = handler.obtainMessage();      
#        // arg1保存线程的ID，在handleMessage()方法中      
#         // 我们可以通过stopSelf(startId)方法，停止服务      
#         msg.arg1 = startId;      
#        // msg的标志      
#         msg.what = KUKA;      
#        // 在这里我创建一个date对象，赋值给obj字段      
#         // 在实际中我们可以通过obj传递我们需要处理的对象      
#         Date date = new Date();      
#        msg.obj = date;      
#        // 把msg添加到MessageQueue中      
#         handler.sendMessage(msg);      
#        return START_STICKY;      
#     }      
#      
#     @Override     
#     public void onDestroy()      
#     {      
#         Log.i(TAG, "MessageService-->onDestroy()");      
#     }      
#        
#     @Override     
#     public IBinder onBind(Intent intent)      
#     {      
#         return null;      
#     }      
# }    
# public class MessageService extends Service   
#   
# {   
#     private static final String TAG = "MessageService";   
#     private static final int KUKA = 0;   
#     private Looper looper;   
#     private ServiceHandler handler;   
#     /**  
#      * 由于处理消息是在Handler的handleMessage()方法中，因此我们需要自己编写类  
#      * 继承自Handler类，然后在handleMessage()中编写我们所需要的功能代码  
#      * @author coolszy  
#      *  
#      */  
#     private final class ServiceHandler extends Handler   
#     {   
#         public ServiceHandler(Looper looper)   
#         {   
#             super(looper);   
#         }   
#   
#         @Override  
#         public void handleMessage(Message msg)   
#         {   
#             // 根据what字段判断是哪个消息   
#             switch (msg.what)   
#             {   
#             case KUKA:   
#                 //获取msg的obj字段。我们可在此编写我们所需要的功能代码   
#                 Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj);   
#                 break;   
#             // other cases   
#             default:   
#                 break;   
#             }   
#             // 如果我们Service已完成任务，则停止Service   
#             stopSelf(msg.arg1);   
#         }   
#     }    
#   
#     @Override  
#     public void onCreate()   
#     {   
#         Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()");   
#         // 默认情况下Service是运行在主线程中，而服务一般又十分耗费时间，如果   
#         // 放在主线程中，将会影响程序与用户的交互，因此把Service   
#         // 放在一个单独的线程中执行   
#         HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);   
#         thread.start();   
#         // 获取当前线程中的looper对象   
#         looper = thread.getLooper();   
#         //创建Handler对象，把looper传递过来使得handler、   
#         //looper和messageQueue三者建立联系   
#         handler = new ServiceHandler(looper);   
#     }   
#   
#     @Override  
#     public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId)   
#     {   
#         Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()");   
#   
#        //从消息池中获取一个Message实例   
#         Message msg = handler.obtainMessage();   
#        // arg1保存线程的ID，在handleMessage()方法中   
#         // 我们可以通过stopSelf(startId)方法，停止服务   
#         msg.arg1 = startId;   
#        // msg的标志   
#         msg.what = KUKA;   
#        // 在这里我创建一个date对象，赋值给obj字段   
#         // 在实际中我们可以通过obj传递我们需要处理的对象   
#         Date date = new Date();   
#        msg.obj = date;   
#        // 把msg添加到MessageQueue中   
#         handler.sendMessage(msg);   
#        return START_STICKY;   
#     }   
#   
#     @Override  
#     public void onDestroy()   
#     {   
#         Log.i(TAG, "MessageService-->onDestroy()");   
#     }   
#     
#     @Override  
#     public IBinder onBind(Intent intent)   
#     {   
#         return null;   
#     }   
# }  

注：在测试代码中我们使用了HandlerThread类，该类是Thread的子类，该类运行时将会创建looper对象，使用该类省去了我们自己编写Thread子类并且创建Looper的麻烦。

下面我们通过查看源码，分析下程序的运行过程：

1.onCreate()

首先启动服务时将会调用onCreate()方法，在该方法中我们new了一个HandlerThread对象，提供了线程的名字和优先级。

紧接着我们调用了start()方法，执行该方法将会调用HandlerThread对象的run()方法：

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public void run() {      
        mTid = Process.myTid();      
        Looper.prepare();      
        synchronized (this) {      
            mLooper = Looper.myLooper();      
            notifyAll();      
        }      
        Process.setThreadPriority(mPriority);      
        onLooperPrepared();      
       Looper.loop();      
       mTid = -1;      
   }    
    public void run() {   
            mTid = Process.myTid();   
            Looper.prepare();   
            synchronized (this) {   
                mLooper = Looper.myLooper();   
                notifyAll();   
            }   
            Process.setThreadPriority(mPriority);   
            onLooperPrepared();   
           Looper.loop();   
           mTid = -1;   
       }  

在run()方法中，系统给线程添加的Looper，同时调用了Looper的loop()方法：

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 1. public static final void loop() {      
 2.      
 3.         Looper me = myLooper();      
 4.         MessageQueue queue = me.mQueue;      
 5.         while (true) {      
 6.             Message msg = queue.next(); // might block      
 7.             //if (!me.mRun) {      
 8.             //    break;      
 9.             //}      
10.             if (msg != null) {      
11.                 if (msg.target == null) {      
12.                     // No target is a magic identifier for the quit message.      
13.                     return;      
14.                 }      
15.                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(      
16.                         ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "     
17.                         + msg.callback + ": " + msg.what      
18.                         );      
19.                 msg.target.dispatchMessage(msg);      
20.                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(      
21.                         "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "     
22.                         + msg.callback);      
23.                 msg.recycle();      
24.             }      
25.         }      
26.     }    
   1. public static final void loop() {   
   2.   
   3.         Looper me = myLooper();   
   4.         MessageQueue queue = me.mQueue;   
   5.         while (true) {   
   6.             Message msg = queue.next(); // might block   
   7.             //if (!me.mRun) {   
   8.             //    break;   
   9.             //}   
  10.             if (msg != null) {   
  11.                 if (msg.target == null) {   
  12.                     // No target is a magic identifier for the quit message.   
  13.                     return;   
  14.                 }   
  15.                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(   
  16.                         ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "  
  17.                         + msg.callback + ": " + msg.what   
  18.                         );   
  19.                 msg.target.dispatchMessage(msg);   
  20.                 if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(   
  21.                         "<<<<< Finished to    " + msg.target + " "  
  22.                         + msg.callback);   
  23.                 msg.recycle();   
  24.             }   
  25.         }   
  26.     }  

通过源码我们可以看到loop()方法是个死循环，将会不停的从MessageQueue对象中获取Message对象，如果MessageQueue 对象中不存在Message对象，则结束本次循环，然后继续循环；如果存在Message对象，则执行 msg.target.dispatchMessage(msg)，但是这个msg的.target字段的值是什么呢？我们先暂时停止跟踪源码，返回到 onCreate()方法中。线程执行完start()方法后，我们可以获取线程的Looper对象，然后new一个ServiceHandler对象，我们把Looper对象传到ServiceHandler构造函数中将使handler、looper和messageQueue三者建立联系。

2.onStartCommand()

执行完onStart()方法后，将执行onStartCommand()方法。首先我们从消息池中获取一个Message实例，然后给 Message对象的arg1、what、obj三个字段赋值。紧接着调用sendMessage(msg)方法，我们跟踪源代码，该方法将会调用 sendMessageDelayed(msg, 0)方法，而sendMessageDelayed()方法又会调用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法，在该方法中我们要注意该句代码msg.target = this，msg的target指向了this，而this就是ServiceHandler对象，因此msg的target字段指向了 ServiceHandler对象，同时该方法又调用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法：

view plaincopy to clipboardprint?
# final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {      
#         if (msg.when != 0) {      
#             throw new AndroidRuntimeException(msg      
#                     + " This message is already in use.");      
#         }      
#         if (msg.target == null && !mQuitAllowed) {      
#             throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit");      
#         }      
#         synchronized (this) {      
#             if (mQuiting) {      
#                 RuntimeException e = new RuntimeException(      
#                     msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");      
#                 Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);      
#                 return false;      
#             } else if (msg.target == null) {      
#                 mQuiting = true;      
#             }      
#             msg.when = when;      
#             //Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);      
#             Message p = mMessages;      
#             if (p == null || when == 0 || when < p.when) {      
#                 msg.next = p;      
#                 mMessages = msg;      
#                 this.notify();      
#             } else {      
#                 Message prev = null;      
#                 while (p != null && p.when <= when) {      
#                     prev = p;      
#                     p = p.next;      
#                 }      
#                 msg.next = prev.next;      
#                 prev.next = msg;      
#                 this.notify();      
#             }      
#         }      
#         return true;      
#     }  
# final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {   
#         if (msg.when != 0) {   
#             throw new AndroidRuntimeException(msg   
#                     + " This message is already in use.");   
#         }   
#         if (msg.target == null && !mQuitAllowed) {   
#             throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit");   
#         }   
#         synchronized (this) {   
#             if (mQuiting) {   
#                 RuntimeException e = new RuntimeException(   
#                     msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");   
#                 Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);   
#                 return false;   
#             } else if (msg.target == null) {   
#                 mQuiting = true;   
#             }   
#             msg.when = when;   
#             //Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);   
#             Message p = mMessages;   
#             if (p == null || when == 0 || when < p.when) {   
#                 msg.next = p;   
#                 mMessages = msg;   
#                 this.notify();   
#             } else {   
#                 Message prev = null;   
#                 while (p != null && p.when <= when) {   
#                     prev = p;   
#                     p = p.next;   
#                 }   
#                 msg.next = prev.next;   
#                 prev.next = msg;   
#                 this.notify();   
#             }   
#         }   
#         return true;   
#     }

该方法主要的任务就是把Message对象的添加到MessageQueue中（数据结构最基础的东西，自己画图理解下）。

handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息队列中

3.handleMessage(msg)

onStartCommand()执行完毕后我们的Service中的方法就执行完毕了，那么handleMessage()是怎么调用的呢？在前面分析的loop()方法中，我们当时不知道msg的target字段代码什么，通过上面分析现在我们知道它代表ServiceHandler对象，msg.target.dispatchMessage(msg);则表示执行ServiceHandler对象中的 dispatchMessage()方法：

view plaincopy to clipboardprint?
 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.     }   
   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.     } 

该方法首先判断callback是否为空，我们跟踪的过程中未见给其赋值，因此callback字段为空，所以最终将会执行handleMessage()方法，也就是我们ServiceHandler类中复写的方法。在该方法将根据what字段的值判断执行哪段代码。

至此，我们看到，一个Message经由Handler的发送，MessageQueue的入队，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的怀抱中。而绕的这一圈，也正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。