android消息机制总结
android 的消息机制主要指Handler的运行机制，也就是消息的分发和处理机制。基于这一点认知我们可以认为在android中，是有两套消息机制，分为java层和native层。它们对事件有着各自的处理机制。下面我们由浅入深，来了解一下android的消息机制。
- 基本概念
- 如何使一个线程变成Looper线程？
- Handler是怎样接收和处理消息的（事件的处理逻辑）
- 系统如何维护Message对象的回收与获取的？（消息池）
- java层和native层的消息机制(待补充)
<h5 id="basic">1. 基本概念</h5>
首先我们需要理解的是Android应用是事件驱动的（尽管Android开发中包含一些事件驱动的特性，但是离纯事件驱动架构还很远。具体描述可以看这篇文章： Android事件驱动编程 ），每个事件都会转化为一个系统消息，也就是Message。消息中包含了事件相关的信息和消息的处理人--Handler。每个进程都有一个默认的消息队列，也就是MessageQueue，作用类似于工厂的产品线，动态的运转，而消息循环不断的从这个队列中取出消息，处理消息。而默认情况下，普通线程的消息队列并不是运转的，我们需要开启消息队列的运转，也就是将进程变成Looper线程。
盗了两张图，第一张表明了Looper进程中，消息队列和消息的结构。第二张图加入了消息处理者Handler。
401381542845.png
47461381542848.png
我们对上述概念做一个规范性的描述：
Message：消息，又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。
MessageQueue: 消息队列，内部存储一组消息，以队列的形式对外提供插入和删除工作。可以理解为消息的传送带，将消息运转起来。
ThreadLocal：线程本地储存对象。通过它可以在指定的线程中存储数据，存储后只能在指定线程中获取该数据
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，
所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本
给一个链接： 深入研究java.lang.ThreadLocal类
Looper: 循环者,用来使一个普通线程变成Looper线程。 Looper线程一直循环等待，一旦有新任务，执行完然后继续循环等待下一个任务。它的内部维护了一个消息队列MQ。Android的主线程就是一个Looper线程。
Handler: 处理者。扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色。通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。
一些问题的讨论
<h5 id="basic">问题1. 如何使一个线程变成Looper线程？</h5>
前面我们说到，
......而默认情况下，普通的进程的消息队列并不是运转的，我们需要开启消息队列的运转，也就是将进程变成Looper进程......
现在我们来看一下如何使一个线程变成Looper线程，其实很简单：
public class LooperThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// 将当前线程初始化为Looper线程
Looper.prepare();
// ...其他处理，如实例化handler
// 开始循环处理消息队列
Looper.loop();
}
}
我们来看一下Looper类到底是个什么东西，Looper类代码刨去注释也就100行左右：
public final class Looper {
private static final String TAG = "Looper";
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static Looper sMainLooper;
//内部维护一个消息队列
final MessageQueue mQueue;
//持有当前线程的引用
final Thread mThread;
private Printer mLogging;
public static void prepare() {
prepare(true);
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
// 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//其实Looper对象本质是一个线程局部变量
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
//省略若干方法
private Looper(boolean quitAllowed) {
//创建消息队列
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
//默认持有的为当前线程
mThread = Thread.currentThread();
}
//省略其他方法
}
我们可以很清晰的看到，Looper对象会持有当前线程的引用，同时内部维护了一个消息队列，并且本质就是一个线程局部变量。这样Looper的准备工作就做好了，接下来我们来看Looper线程是如何Looper消息队列的
public static void loop() {
final Looper me = myLooper(); //从Looper局部变量那里拿到looper对象
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue; //拿到消息队列
//clearCallingIdentity这个可以看成是安全性代码，也可以看成是调试代码作用是确定当前这个looper所在的“线程”
//是否一直在同一个“进程”里，如果进程变多半是说明这个线程运行在某种跨进程代码里。
//比如说你通过AIDL调用stub，远程那边接到之后启动一个线程，就有可能触发ident != newIdent了
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
//开始循环了
for (;;) {
//消息队列的next()方法具体是怎么执行的？先记住有这个点，后面再深入讨论
Message msg = queue.next();
//早先的代码，会检查msg.target是否为null, 为null的话表示“message没有target为结束信号，退出循环”,
//所以早期Looper的quit()方法通过创建一个空的message，它的target为NULL，即可结束循环消息，
//现在quit()方法会调用MQ的void quit(boolean safe)方法来结束消息循环
if (msg == null) {
return;
}
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what);
}
//将真正的处理工作交给message的target，即handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x" + Long.toHexString(ident) + " to 0x" + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " + msg.target.getClass().getName() + " " + msg.callback + " what=" + msg.what);
}
msg.recycleUnchecked();
}
}
其实逻辑并不复杂，开启looper后，在线程中通过开启一个循环，不断地取出Message并调用Message的Handler进行处理。
到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：
1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal
2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行
3.Looper使一个线程变成Looper线程。
这里先埋了一个点，消息队列到底是怎么获取下一条要处理的消息的呢（MessageQueue的next()方法到底是怎么执行的）？先别急，我们先来看Handler
<h5 id="second">问题2. Handler是怎样接收和处理消息的</h5>
接上文，Looper将消息的分发处理交给了Handler，那这个消息的“处理者”到底是怎么去处理消息的呢？同样的，我们先来看看Handler的构成：
public class Handler {
final MessageQueue mQueue; //关联的消息队列
final Looper mLooper; //关联的Looper
final Callback mCallback;
//...省略代码
//默认关联当前线程的Looper
public Handler(Callback callback, boolean async) {
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> 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());
}
}
mLooper = Looper.myLooper(); //获取关联的Looper
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
//指定Looper
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
//...省略代码
}
Handler关联了Looper对象和消息队列，我们可以为Handler设置回调，接下来看看Handler如何发送消息的
Handler有很多发送消息的方法，包括：
post(Runnable)
[postAtTime(Runnable, long)](http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html#postAtTime(java.lang.Runnable, long))
[postDelayed(Runnable, long)](http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html#postDelayed(java.lang.Runnable, long))
sendEmptyMessage(int)
sendMessage(Message)
[sendMessageAtTime(Message, long)](http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html#sendMessageAtTime(android.os.Message, long))
[sendMessageDelayed(Message, long)](http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html#sendMessageDelayed(android.os.Message, long))
光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，见源码：
//用于向Handler关联的MQ上post一个Runnable对象，它的run方法将在Handler关联的Looper线程上执行
public final boolean post(Runnable r) {
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
//这里注意，消息并不是直接new的对象，而是调用了obtain()方法，先记住这一点，待会我们再深入
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
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;
}
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
了解了Handler是如何发送消息的，接下来我们看一下Handler是如何处理消息的，
消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的，见源码：
public void dispatchMessage(Message msg) {
//如果message设置了callback，即runnable消息，处理消息本身的callback
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
//Handler构造函数传入的mCallback，这种写法可以通过实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//最后才是留给子类的钩子方法
handleMessage(msg);
}
}
Handler的内部的消息处理机制对开发者而言是完全透明的，优先级比较：消息自带的回调 > Handler构造函数设置的参数回调 > 子类的钩子方法。
<h5 id="forth">问题4：系统如何维护Message对象的回收与获取的？</h5>
仔细看前面的代码注释的读者应该发现，在Handler部分，我们说到Handler将Runnable对象转成Message对象，这里并不是直接new了一个消息对象，而是调用了Message.obtain()方法，我们来看一看这个obtain()方法到底做了什么？
/**
* Return a new Message instance from the global pool.
* Allows us to * avoid allocating new objects in many cases.
*/
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}
注释说，我们从全局的消息池当中获得了新的消息对象，我们来看看，这个sPool、sPoolSync到底是个什么？
public final class Message implements Parcelable {
...
/ sometimes we store linked lists of these things
/*package*/ Message next;
...
private static final Object sPoolSync = new Object();
private static Message sPool;
private static int sPoolSize = 0;
...
}
看到这里有疑问，所谓的pool怎么其实也是个Message对象？其实消息池的维护并没有使用容器，而是链表。next指向的就是链表中下一个消息对象。所有可用的消息通过next串联成消息池。那消息是什么时候被放入链表中的呢？经过查找我们发现，Message中也有个recycler()方法，正是消息被回收的时刻，消息对象才被添加到消息池中：
public void recycle() {
//判断消息是否在使用
if (isInUse()) {
if (gCheckRecycle) {
throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it " + "is still in use.");
}
return;
}
//清空状态，并将消息添加到消息池中
recycleUnchecked();
}
总结一下，Message通过在内部构建一个链表来维护被回收的Message对象，当用户obtain()时会优先从消息池中取，其次才是创建新的消息对象。这么做的原因很简单，避免大量创建对象，防止内存占用过高，频繁GC。
