Android 进阶14：源码解读 Android 消息机制（ Message MessageQueue Handler Looper）

约定不等于承诺〃 2022-06-14 01:56 237阅读 0赞

*  不要心急，一点一点的进步才是最靠谱的。

读完本文你将了解：

*   *  前言
     *  Message
        
         *  如何获取一个消息
         *  Message.obtain()
         *  消息的回收利用
     *  MessageQueue
        
         *  MessageQueue 的属性
         *  何时初始化
         *  消息入队的过程
         *  消息出队的过程
     *  Looper
        
         *  线程相关 ThreadLocal
         *  无限循环调度
         *  如何停止
     *  Handler
        
         *  Handler 的属性
         *  发送消息
         *  处理消息
         *  移除消息
     *  主线程消息机制
     *  总结
     *  Thanks

## 前言 ##

本来我以为自己很了解 Handler，在印象中 Android 消息机制无非就是：

1.  Handler 给 MessageQueue 添加消息
2.  然后 Looper 无限循环读取消息
3.  再调用 Handler 处理消息

整体的流程有了，但是一直没有结合源码捋一捋。

直到有一天在使用 Handler 发送消息时遇到了一个问题：

> This message is already in use.

这才去翻了翻源码，今天总结一下。

Android 消息机制主要涉及 4 个类：

*  Message
 *  MessageQueue
 *  Handler
 *  Looper

我们依次结合源码分析一下。

## Message ##

“消息机制”，其中要传递的就是 Message，官方对它的描述是：

> 包含任意类型的对象和描述信息，可以被发送给 Handler。

`Message` 的主要属性如下：

//用来标识一个消息，接收消息方可以根据它知道这个消息是做什么的
        public int what;
    
        //如果你的消息要传递的数据是整型的，可以直接使用 arg1 和 arg2，而不需要使用构造一个 Bundle
        public int arg1;
        public int arg2;
    
        //一个任意类型的对象，在使用 Messenger 跨进程传递消息时，通常使用它传递给接收者
        //在其他场景下我们一般使用 setData() 方法
        public Object obj;
    
        //负责回复消息的 Messenger，有的场景下（比如接受者、发送者模型）需要使用它
        public Messenger replyTo;
    
        //当前消息的标志，只在被 Messenger 传递消息时使用，其他情况下都是 -1
        public int sendingUid = -1;
    
        //标识当前消息是否在被使用
        //当一个消息入队时这个标志会被改变，在被重新获取后重置
        //当一个消息已经在被使用时，二次入队或者回收会报错（这就是我前言中提到的错误原因）
        /*package*/static final int FLAG_IN_USE = 1 << 0;
    
        //标识当前 消息是否是异步的
        /*package*/static final int FLAG_ASYNCHRONOUS = 1 << 1;
    
        //在 copyFrom 方法中要清除的标志
        /*package*/static final int FLAGS_TO_CLEAR_ON_COPY_FROM = FLAG_IN_USE;
        /*package*/int flags;
    
        /*package*/long when;
    
        //很关键的数据部分
        /*package*/Bundle data;
    
        //发送和处理消息关联的 Handler
        /*package*/Handler target;
    
        //消息的回调
        /*package*/Runnable callback;
    
        //在有些场景下还会以链表的形式关联后一个消息
        /*package*/Message next;
    
        //消息池
        private static final Object sPoolSync = new Object();
        private static Message sPool;    //回收消息链表
        private static int sPoolSize = 0;
    
        private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;
    
        private static boolean gCheckRecycle = true;
    Pasted from: http://book2s.com/java/src/package/android/os/message.html#a940ebe121994bfb7f9629bca79beab6

可以看到，Message 中比较关键的属性有：

*  标识干什么的 what
 *  两个简易的整型数据存储对象 arg1 arg2
 *  存储复杂点的对象 Bundle
 *  跨进程通信绑定数据的 object
 *  与之关联的 Handler
 *  还有一些标志位，和消息池什么的

### 如何获取一个消息 ###

消息机制最开始肯定需要构建一个消息。

虽然 Message 的构造函数是 `public` 的，但是官方还是建议我们使用以下 2 种方式获取一个 Message 对象：

1.  `Message.obtain()`
2.  `Handler.obtainMessage()`

原因是这两个方法会从一个消息回收池里获取消息，而不是新建一个，这样可以节省内存。

`Handler.obtainMessage()` 也是调用的 `Message.obtain()`：

public final Message obtainMessage() {
            return Message.obtain(this);
        }

去看一下 `Message.obtain()` 源码。

### Message.obtain() ###

`Message.obtain()` 有 7 个重载方法，基本就是在获取一个 Message 对象的同时直接赋值：

我们选最复杂的一个看下源码：

public static Message obtain(Handler h, int what, int arg1, int arg2,
                Object obj) {
            Message m = obtain();
            m.target = h;
            m.what = what;
            m.arg1 = arg1;
            m.arg2 = arg2;
            m.obj = obj;
    
            return m;
        }
    Pasted from: http://book2s.com/java/src/package/android/os/message.html#50de1a696587dcd5ae3c91eb63985af2

的确就是在 `obtainI()` 的基础上加了一些赋值。

`Message.obtain()` 源码如下：

public static Message obtain() {
            synchronized (sPoolSync) {
                if (sPool != null) {
                    Message m = sPool;
                    sPool = m.next;
                    m.next = null;
                    m.flags = 0; // 获取一个复用的消息时，会重置标志位，之前它是 FLAG_IN_USE
                    sPoolSize--;
                    return m;
                }
            }
            return new Message();
        }
    Pasted from: http://book2s.com/java/src/package/android/os/message.html#62dadbbac34056e7ad4fad36d757d6ef

可以看到，这个方法会获取前面提到的 `private static Message sPool;` ，如果 `sPool` 存在就从复用消息链表头部取一个消息，然后重置它的标志位；如果不存在复用消息链表就新建一个消息。

那什么时候往消息池中添加消息呢？

### 消息的回收利用 ###

消息的回收在 `Message.recyclerUnchecked()` 方法：

void recycleUnchecked() {
            flags = FLAG_IN_USE;    //当前消息被回收时，会标志为 FLAG_IN_USE
            what = 0;
            arg1 = 0;
            arg2 = 0;
            obj = null;
            replyTo = null;
            sendingUid = -1;
            when = 0;
            target = null;
            callback = null;
            data = null;
    
            synchronized (sPoolSync) {
                if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
                    next = sPool;
                    sPool = this;
                    sPoolSize++;
                }
            }
        }

可以看到 `recycleUnchecked` 方法将当前 Message 标志为 FLAG\_IN\_USE，这样如果这个方法在被入队，就会报错。此外它还清除了其他数据，然后把这个消息加入了回收消息的链表中。

那 `recycleUnchecked()` 什么时候会被调用呢？

在 `MessageQueue` 和 `Looper` 中都有。

`MessageQueue.removeMessages()` 方法：

void removeMessages(Handler h, int what, Object object) {
            if (h == null) {
                return;
            }
    
            synchronized (this) {
                Message p = mMessages;
    
                // Remove all messages at front.
                while (p != null && p.target == h && p.what == what
                        && (object == null || p.obj == object)) {
                    Message n = p.next;
                    mMessages = n;
                    p.recycleUnchecked();    //这里调用了
                    p = n;
                }
    
                // Remove all messages after front.
                while (p != null) {
                    Message n = p.next;
                    if (n != null) {
                        if (n.target == h && n.what == what
                                && (object == null || n.obj == object)) {
                            Message nn = n.next;
                            n.recycleUnchecked();    //这里也调用了
                            p.next = nn;
                            continue;
                        }
                    }
                    p = n;
                }
            }
        }
    Pasted from: http://book2s.com/java/src/package/android/os/messagequeue.html#0dbba2b975383e8b440199e5d69c73de

`Looper.loop()` 方法：

public static void loop() {
            //...
    
            for (;;) {
                Message msg = queue.next(); // might block
                if (msg == null) {
                    // No message indicates that the message queue is quitting.
                    return;
                }
    
                //...
    
                msg.recycleUnchecked();
            }
        }
    Pasted from: http://book2s.com/java/src/package/android/os/looper.html

**至此我们可以看到，一个消息在被 Looper 处理时或者移出队列时会被标识为 `FLAG_IN_USE`，然后会被加入回收的消息链表，这样我们调用 `Message.obtain()` 方法时就可以从回收的消息池中获取一个旧的消息，从而节约成本。**

## MessageQueue ##

`MessageQueue` 管理着一个 `Message` 的列表，`Handlers` 为它添加消息，`Looper` 从中取消息。

![这里写图片描述][SouthEast]

### `MessageQueue` 的属性 ###

// 队列是否可以退出
        private final boolean mQuitAllowed;
    
        @SuppressWarnings("unused")
        private long mPtr; //底层使用的 code
    
        //消息链表的开头
        Message mMessages;
        private final ArrayList<IdleHandler> mIdleHandlers = new ArrayList<IdleHandler>();
        private SparseArray<FileDescriptorRecord> mFileDescriptorRecords;
        private IdleHandler[] mPendingIdleHandlers;
        private boolean mQuitting;
        //指出获取下一个消息的方法 next() 是否阻塞
        private boolean mBlocked;
    
        // Barriers are indicated by messages with a null target whose arg1 field carries the token.
        //后一个屏障的 token 
        private int mNextBarrierToken;

可以看到，`MessageQueue` 虽然叫“消息队列”，持有的其实是一个消息链表的节点。

### 何时初始化 ###

`MessageQueue` 一般不直接访问，都是通过 `Looper.myQueue()` 方法获取一个消息队列。

消息队列在 Looper 的构造函数中初始化：

private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }
    MessageQueue(boolean quitAllowed) {
        mQuitAllowed = quitAllowed;
        mPtr = nativeInit();
    }

MessageQueue 的构造函数中传入一个是否允许中途退出的标志，然后调用 Native 方法初始化。  
这篇文章暂不研究 Native 层源码。

### 消息入队的过程 ###

消息入队的方法是 `enqueueMessage()` 方法：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {    //这里要求消息必须跟 Handler 关联
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        if (msg.isInUse()) {    
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }
    
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {    //如果消息队列已经退出，还入队就报错
                IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                        msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
                msg.recycle();
                return false;
            }
    
            msg.markInUse();    //消息入队后就标记为 在被使用
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            //添加消息到链表中
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {    
                //之前是空链表的时候读取消息会阻塞，新添加消息后唤醒
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                //插入消息到队列时，只有在队列头部有个屏障并且当前消息是异步的时才需要唤醒队列
                needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                Message prev;
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }
    
            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

`Message.enqueueMessage()`方法中会检查入队的消息是否在被使用，如果是的话会报错：

if (msg.isInUse()) {    
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

现在我们清楚了，文章开头我遇到的：

> This message is already in use.

是因为我二次使用了已经在使用的消息，在入队时 MessageQueue 检查发现后报的错。

**所以每次调用 `Handler.sendMessage()` 时，都必须是 `obtain()` 或者 new 一个新的 Message 对象才行。**

此外，如果消息队列已经退出，还添加消息入队就会报错。

### 消息出队的过程 ###

消息出队的方法是 `MessageQueue.next()` 方法：

Message next() {
        //如果消息的 looper 退出，就退出这个方法
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }
    
        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        //也是一个循环，有合适的消息就返回，没有就阻塞
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {    //如果有需要过段时间再处理的消息，先调用 Binder 的这个方法
                Binder.flushPendingCommands();
            }
    
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
    
            synchronized (this) {
                //获取下一个消息
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message prevMsg = null;
                Message msg = mMessages;    //当前链表的头结点
                if (msg != null && msg.target == null) {
                    //如果消息没有 target，那它就是一个屏障，需要一直往后遍历找到第一个异步的消息
                                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {    //如果这个消息还没到处理时间，就设置个时间过段时间再处理
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // 消息是正常的、可以立即处理的
                        mBlocked = false;
                        //取出当前消息，链表头结点后移一位
                        if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                        msg.markInUse();    //标记这个消息在被使用
                        return msg;
                    }
                } else {
                    // 消息链表里没有消息了
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
    
                //如果收到退出的消息，并且所有等待处理的消息都处理完时，调用 Native 方法销毁队列
                            if (mQuitting) {
                    dispose();
                    return null;
                }
    
                //有消息等待过段时间执行时，pendingIdleHandlerCount 增加
                if (pendingIdleHandlerCount < 0
                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
                }
                if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                    mBlocked = true;
                    continue;
                }
    
                if (mPendingIdleHandlers == null) {
                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
                }
                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
            }
    
            for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
                final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
                mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
    
                boolean keep = false;
                try {
                    keep = idler.queueIdle();
                } catch (Throwable t) {
                    Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
                }
    
                if (!keep) {
                    synchronized (this) {
                        mIdleHandlers.remove(idler);
                    }
                }
            }
    
            // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
            pendingIdleHandlerCount = 0;
    
            // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
            // so go back and look again for a pending message without waiting.
            nextPollTimeoutMillis = 0;
        }
    }

可以看到，`MessageQueue.next()` 方法里有一个循环，在这个循环中遍历消息链表，找到下一个可以处理的、target 不为空的消息并且执行时间不在未来的消息，就返回，否则就继续往后找。

如果有阻塞（没有消息了或者只有 Delay 的消息），会把 mBlocked这个变量标记为 true，在下一个 Message 进队时会判断这个message 的位置，如果在队首就会调用 nativeWake() 方法唤醒线程！

其中看到个 `IdleHandler` 是什么呢？

public static interface IdleHandler {
    
        //当消息队列没有消息时会回调这个方法，阻塞等待有消息进入
        //返回 true 的话表示唤醒阻塞的线程，false 表示移除
        //如果消息队列中有消息等待在将来执行，也会调用这个方法
        boolean queueIdle();
    }

根据源码和注释我们可以知道 `IdleHandler` 是一个线程阻塞时回调的接口。

MessageQueue 中提供了监听阻塞回调的注册和移除接口：

public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
        if (handler == null) {
            throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler");
        }
        synchronized (this) {
            mIdleHandlers.add(handler);
        }
    }
    
    public void removeIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
        synchronized (this) {
            mIdleHandlers.remove(handler);
        }
    }

当消息队列阻塞时，会回调这些监听阻塞的观察者，告诉他们：我有空了！来找我玩啊！

在 `queueIdle()` 中做的操作，它会在 handler 空闲时被调用，可以充分利用 handler，我们可以在代码里这样使用：

Handler handler = new Handler();
            try {
                Field field = Looper.class.getDeclaredField("mQueue");
                field.setAccessible(true);
                MessageQueue queue = (MessageQueue) field.get(handler.getLooper());
                queue.addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {
                    @Override
                    public boolean queueIdle() {
                        //这里做一些操作
                        return true;
                    }
                });
            } catch (Exception e) {
    
            }

> 这里只简单介绍了 Java 层的 MessageQueue，关于 Native 层的可以看这篇文章：[http://blog.csdn.net/innost/article/details/47317823][http_blog.csdn.net_innost_article_details_47317823]

## Looper ##

前面介绍了 Android 消息机制中消息和消息队列，有了传递的消息和存储的队列，接下来我们结合源码了解下进行调度的 Looper。

![这里写图片描述][SouthEast 1]

官方文档对 Looper 的介绍：

> Looper 是用于运行一个线程中的消息的类。

Looper 的属性很简单：

// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
    private static Looper sMainLooper;  // 主线程中的 Looepr
    
    final MessageQueue mQueue;    //与之管理的消息队列
    final Thread mThread;    //所在的线程
    
    private Printer mLogging;
    private long mTraceTag;

线程中默认没有 Looper，我们需要调用 `Looper.prepare()` 方法为当前线程创建一个 Looper，然后就可以调用 `loop()` 方法调度消息。

样例代码如下：

class LooperThread extends Thread {
        
          public Handler mHandler;
    
          public void run() {
              Looper.prepare();
    
              mHandler = new Handler() {
                  public void handleMessage(Message msg) {
                      // process incoming messages here
                  }
              };
    
              Looper.loop();
          }
      }

### 线程相关 ThreadLocal ###

前面讲了在一个线程中需要调用 `Looper.prepare()` 方法创建一个 Looper：

public static void prepare() {
        prepare(true);
    }
    
    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

可以看到，一个线程中只能有一个 Looper。

创建一个或者或许当前线程的 Looper 都通过 `ThreadLocal`，我们来了解下它的主要源码。

`ThreadLocal.get()` 和 `ThreadLocal.set()` 源码：

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);    
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }
    
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

`ThreadLocalMap` 中持有一个 `Entry` 的数组：

private Entry[] table;
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
        
        Object value;
    
        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }

可以看到，`ThreadLocal` 先通过当前线程获取 `ThreadLocalMap` ，然后在 `ThreadLocalMap` 中保存 `ThreadLocal` 和 数据的关联。

也就是一个类似 Map

### 无限循环调度 ###

在线程中创建一个 `Looper` 以后，就可以调用 `Looper.loop()` 循环处理消息了，看下它的源码：

/**
     * Run the message queue in this thread. Be sure to call
     * {@link #quit()} to end the loop.
     */
    public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {    //当前线程必须创建 Looper 才可以执行
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
    
        //底层对 IPC 标识的处理，不用关心 
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
    
        for (;;) {    //无限循环模式
            Message msg = queue.next(); //从消息队列中读取消息，可能会阻塞
            if (msg == null) {    //当消息队列中没有消息时就会返回，不过这只发生在 queue 退出的时候
                return;
            }
    
            //...
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);    //调用消息关联的 Handler 处理消息
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            //...
            msg.recycleUnchecked();    //标记这个消息被回收
        }
    }

可以看到，`Looper.loop()` 也很简单，就是调用 `MessageQueue.next()` 方法取消息，如果没有消息的话会阻塞，直到有新的消息进入或者消息队列退出。

拿到消息后调用消息关联的 Handler 处理消息。

可以看到，Looper 并没有执行消息，真正执行消息的还是添加消息到队列中的那个 Handler，真应了那句：解铃还须系铃人啊！

### 如何停止 ###

`loop()` 源码中的注释就提醒我们，开启循环调度消息后不要忘记调用 `quit()` 方法结束循环。

`Looper.quit() 和 quitSafely ()` 源码:

public void quit() {
        mQueue.quit(false);
    }
    
    public void quitSafely() {
        mQueue.quit(true);
    }

两种退出方式都调用的是 `MessageQueue.quit(boolean)` 方法：

void quit(boolean safe) {
        if (!mQuitAllowed) {
            throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
        }
    
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                return;
            }
            mQuitting = true;
    
            if (safe) {
                removeAllFutureMessagesLocked();
            } else {
                removeAllMessagesLocked();
            }
    
            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    private void removeAllFutureMessagesLocked() {
        final long now = SystemClock.uptimeMillis();
        Message p = mMessages;
        if (p != null) {
            if (p.when > now) {    //`如果链表头部的消息执行时间在将来（也就是一时半会儿没有任务可执行）
                removeAllMessagesLocked();    //就直接强硬的全部回收了
            } else {        
                Message n;
                for (;;) {            //否则找到那个执行时间大于现在的消息，把它后面的消息都回收了
                    n = p.next;
                    if (n == null) {
                        return;
                    }
                    if (n.when > now) {
                        break;
                    }
                    p = n;
                }
                p.next = null;
                do {
                    p = n;
                    n = p.next;
                    p.recycleUnchecked();
                } while (n != null);
            }
        }
    }
    private void removeAllMessagesLocked() {
        Message p = mMessages;
        while (p != null) {    //挨个遍历链表，把消息都回收了
            Message n = p.next;
            p.recycleUnchecked();
            p = n;
        }
        mMessages = null;
    }

可以看到 Looper 两种结束方式的区别：

1.  `quit()`：立即把消息链表中的所有消息都回收了，比较强硬  
    
    
     *  在停止后如果 Handler 还发送消息，会返回 false，表示入队失败
     *  这个方法是不安全的，一般建议使用下面那个
2.  `quitSafely()`：比上面那个温柔一点  
    
    
     *  只会将还未执行的消息回收掉
     *  在调用之后添加进入的消息不会被处理，Handler.sendMessage 也会返回 false

当消息队列被标记位退出状态时，它的 `next()` 方法会返回 null，于是 `Looper.loop()` 循环就结束了。

## Handler ##

现在我们了解了消息队列和 Looper，接着就该介绍消息机制中最关键的角色 – Handler。

![这里写图片描述][SouthEast 2]

每一个 Handler 都和一个线程的 Looper 以及这个线程中的消息队列关联。

Handler 所做的就是 **“线程切换”**：

*  在子线程将 Message 或者 Runnable 发送到 MessageQueue 中
 *  然后等待 Looper 调度这个消息后，再召唤 Handler 来处理消息
 *  这时消息已经在创建 Handler 的线程了

这个“线程切换” 是怎么实现的呢？我们一步步揭晓。

### Handler 的属性 ###

Handler 的属性如下：

final Looper mLooper;
    final MessageQueue mQueue;
    final Callback mCallback;
    final boolean mAsynchronous;
    IMessenger mMessenger;

可以看到 Handler 的属性很简单，其中 mCallback 可以作为构造函数的参数用于新建 Handler。

public Handler(Callback callback) {
        this(callback, false);
    }
    public interface Callback {
        public boolean handleMessage(Message msg);
    }

我们平时创建 Handler 都是创建一个 Handler 的子类然后重写它的 handleMessage 方法，有了 `Handler.Callback` 接口我们可以用这种方式创建 Handler：

Handler mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            //这里处理消息
            return false;
        }
    });

最终效果和创建 Handler 子类一样，但是**需要注意，这里创建了匿名内部类，还是会持有外部引用，导致内存泄漏**。

### 发送消息 ###

Handler 发送的主要有两种类型：

1.  Message
2.  Runnable

发送方法有 `postXXX()` 和 `sendXXX()` 两种，postXXX 发送的是 Runnable，调用的也是 sendXXX，而 Runnable 也会被转成 Message：

public final boolean post(Runnable r) {
            return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
        }
        private static Message getPostMessage(Runnable r) {
            Message m = Message.obtain();
            m.callback = r;
            return m;
        }

所以我们直接看 sendXXX 方法：

public final boolean sendMessage(Message msg){
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }
    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);
    }
    private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

可以看到 Handler 发送消息最后还是调用了消息队列的 `enqueueMessage()` 方法。

而我们常用的使用 `Handler.sendMessageDelayed()` 发送延迟消息，最后其实是在入队时指定这个 msg.when，在 `MessageQueue.next()` 方法中，会对 msg.when > now 的消息设置延迟处理，具体实现是在 Native 层。

消息入队后，Looper 如果启动了就可以从队列里循环取消息，然后调用 ````msg.target.dispatchMessage(msg)``` 也就是````Handler.dispatchMessage()“ 方法处理消息。

### 处理消息 ###

/**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }
    private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
    }
    public void handleMessage(Message msg) {
    }

可以看到，Handler 在处理消息时，会有三种情况：

1.  msg.callback 不为空  
    
    
     *  这在使用 `Handler.postXXX(Runnable)` 发送消息的时候会发生
     *  这就直接调用 Runnable 的 run() 方法
2.  mCallback 不为空  
    
    
     *  这在我们使用前面介绍的 Handler.Callback 为参数构造 Handler 时会发生
     *  那就调用构造函数里传入的 `handleMessage()` 方法
     *  如果返回 true，那就不往下走了
3.  最后就调用 `Handler.handleMessage()` 方法
    
     *  这是一个空实现，需要我们在 Handler 子类里重写
    
    至此 Handler 发送和处理消息的源码我们就了解了。

### 移除消息 ###

最后再看一下如果移除消息。

由于发送时可以发送 Callback 和 Message，所以取消也有两种：

1.  removeCallbacks()
2.  removeMessages()

看一下源码发现调用的其实就是消息队列的出队方法：

public final void removeCallbacks(Runnable r){
        mQueue.removeMessages(this, r, null);
    }
    public final void removeMessages(int what) {
        mQueue.removeMessages(this, what, null);
    }

## 主线程消息机制 ##

我们知道，在主线程中创建 Handler 时不用 papare Looper，这是因为在主线程中系统默认创建了 Looper，它在不停地调度分发消息，因此四大组件的调度、我们的输入事件、绘制请求才能得到处理。

ActivityThread 就是我们说的主线程，而它的 `main()` 方法就是当主线程的入口:

public static void main(String[] args) {
        /...
        Process.setArgV0("<pre-initialized>");
    
        Looper.prepareMainLooper();
    
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);
    
        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }
    
        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }
    
        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();
    
    }

可以看到在主线程的 `main()`方法中初始化了一个 Looper，然后调用了 `Looper.loop()` 方法开始调度消息。

发送和处理主线程中的消息的 Handler 叫做 H：

private class H extends Handler {
        
        public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;
        public static final int PAUSE_ACTIVITY          = 101;
        public static final int PAUSE_ACTIVITY_FINISHING= 102;
        public static final int STOP_ACTIVITY_SHOW      = 103;
        public static final int STOP_ACTIVITY_HIDE      = 104;
        public static final int SHOW_WINDOW             = 105;
        public static final int HIDE_WINDOW             = 106;
        public static final int RESUME_ACTIVITY         = 107;
        public static final int SEND_RESULT             = 108;
        public static final int DESTROY_ACTIVITY        = 109;
        public static final int BIND_APPLICATION        = 110;
        public static final int EXIT_APPLICATION        = 111;
        public static final int NEW_INTENT              = 112;
        public static final int RECEIVER                = 113;
        public static final int CREATE_SERVICE          = 114;
        public static final int SERVICE_ARGS            = 115;
        public static final int STOP_SERVICE            = 116;
        //...
        public void handleMessage(Message msg) {
            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
            switch (msg.what) {
                case LAUNCH_ACTIVITY: {
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                    final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
    
                    r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                            r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                    handleLaunchActivity(r, null);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                } break;
                case RELAUNCH_ACTIVITY: {
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityRestart");
                    ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord)msg.obj;
                    handleRelaunchActivity(r);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                } break;
                //...
            }
            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, "<<< done: " + codeToString(msg.what));
        }

H 的代码很多，我们只节选一部分。从上述代码可以看到，H 内部定义了消息类型，然后根据消息的类型进行不同的处理。

**主线程的消息机制如下：**

*  ActivityThread 通过 ApplicationThread 与 AMS 进行进程通信
 *  AMS 以进程通信的方式完成 ActviityThread 的请求后回调 ApplicationThread 的 Binder
 *  然后 ApplicationThread 向 H 发送消息，H 将消息切换到主线程，然后进行处理

## 总结 ##

![这里写图片描述][SouthEast 3]

这篇文章结合源码完整的看了一遍 Message MessageQueue Handler Looper，现在看着上面的图，可以自信地说我“熟悉 Android 消息机制”了哈哈。

结合 [ Android 性能优化：多线程][Android] 理解会更深一些！

## Thanks ##

《Android 开发艺术探索》  
[http://book2s.com/java/src/package/android/os/handler.html\#d0bdd75e69340e6c9e876ee32501beae][http_book2s.com_java_src_package_android_os_handler.html_d0bdd75e69340e6c9e876ee32501beae]  
[http://book2s.com/java/src/package/android/os/looper.html][http_book2s.com_java_src_package_android_os_looper.html]  
[http://book2s.com/java/src/package/android/os/message.html][http_book2s.com_java_src_package_android_os_message.html]

[SouthEast]: /images/20220614/ce6bcb1da395451fb5b2f92040603838.png
[http_blog.csdn.net_innost_article_details_47317823]: http://blog.csdn.net/innost/article/details/47317823
[SouthEast 1]: /images/20220614/625d56ca37b24deca41fb3e79d578afb.png
[SouthEast 2]: /images/20220614/a509f86b82544e79a49b1310889b7f7a.png
[SouthEast 3]: /images/20220614/2da665a0c7054f7aacf3fccf4f77a5a0.png
[Android]: http://blog.csdn.net/u011240877/article/details/53142177
[http_book2s.com_java_src_package_android_os_handler.html_d0bdd75e69340e6c9e876ee32501beae]: http://book2s.com/java/src/package/android/os/handler.html#d0bdd75e69340e6c9e876ee32501beae
[http_book2s.com_java_src_package_android_os_looper.html]: http://book2s.com/java/src/package/android/os/looper.html
[http_book2s.com_java_src_package_android_os_message.html]: http://book2s.com/java/src/package/android/os/message.html