深入剖析Android消息机制原理

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：

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。

下面我们通过跟踪代码分析在Android中是如何处理消息。首先贴上测试代码：

/**
 *
 * @author coolszy
 *
 */ 

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;
  }
}

运行结果：
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：

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：

 public static final void loop() { 

    Looper me = myLooper();
    MessageQueue queue = me.mQueue;
    while (true) {
      Message msg = queue.next(); // might block
      //if (!me.mRun) {
      //  break;
      //}
      if (msg != null) {
        if (msg.target == null) {
          // No target is a magic identifier for the quit message.
          return;
        }
        if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
            ">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
            + msg.callback + ": " + msg.what
            );
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        if (me.mLogging!= null) me.mLogging.println(
            "<<<<< Finished to  " + msg.target + " "
            + msg.callback);
        msg.recycle();
      }
    }
  }

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：

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：

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
      handleCallback(msg);
    } else {
      if (mCallback != null) {
        if (mCallback.handleMessage(msg)) {
          return;
        }
      }
      handleMessage(msg);
    }
  }

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。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。