Android消息机制原理解析

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转载最新推荐文章于 2026-05-12 09:42:59 发布 479 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【Android】Handler、Looper、消息队列运行机制原理解析及相关面试题简历首选内推方式，速度快，效率高啊！然后可以在拉钩，boss，脉脉，大街上看看。简历上写道熟悉什么技术就一定要去熟悉它，不然被问到不会很尴尬！做过什么项目，即使项目体量不大，但也一定要熟悉实现原理！不是你负责的部分，也可以看看同事是怎么实现的，换你来做你会怎么做？做过什么，会什么是广度问题，取决于项目内容。但做过什么，达到怎样一个境界，这是深度问题，和个人学习能力和解决问题的态度有关了。大公司看深度，小公司看广度。大公司面试你会的，小公司面试他们用到的你会不会，也就是岗位匹配度。面试过程一定要有礼貌！阅读详情

消息机制流程简介

在应用启动的时候，会执行程序的入口函数main()，main()里面会创建一个Looper对象，然后通过这个Looper对象开启一个死循环，这个循环的工作是，不断的从消息队列MessageQueue里面取出消息即Message对象，并处理。然后看下面两个问题：

循环拿到一个消息之后，如何处理？

是通过在Looper的循环里调用Handler的dispatchMessage()方法去处理的，而dispatchMessage()方法里面会调用handleMessage()方法，handleMessage()就是平时使用Handler时重写的方法，所以最终如何处理消息由使用Handler的开发者决定。

MessageQueue里的消息从哪来？

使用Handler的开发者通过调用sendMessage()方法将消息加入到MessageQueue里面。

上面就是Android中消息机制的一个整体流程，也是 “Android中Handler，Looper，MessageQueue，Message有什么关系？” 的答案。通过上面的流程可以发现Handler在消息机制中的地位，是作为辅助类或者工具类存在的，用来供开发者使用。

对于这个流程有两个疑问：

Looper中是如何能调用到Handler的方法的？
Handler是如何能往MessageQueue中插入消息的？

这两个问题会在后面给出答案，下面先来通过源码，分析一下这个过程的具体细节：

消息机制的源码分析

首先main()方法位于ActivityThread.java类里面，这是一个隐藏类，源码位置：frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

public static void main(String[] args) { 
    ...... 
    Looper.prepareMainLooper(); 

    ActivityThread thread = new ActivityThread(); 
    thread.attach(false); 

    if (sMainThreadHandler == null) { 
        sMainThreadHandler = thread.getHandler(); 
    } 

    Looper.loop(); 

    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); 
}

Looper的创建可以通过Looper.prepare()来完成，上面的代码中prepareMainLooper()是给主线程创建Looper使用的，本质也是调用的prepare()方法。创建Looper以后就可以调用Looper.loop()开启循环了。main方法很简单，不多说了，下面看看Looper被创建的时候做了什么，下面是Looper的prepare()方法和变量sThreadLocal：

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>(); 

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)); 
}

很简单，new了一个Looper，并把new出来的Looper保存到ThreadLocal里面。ThreadLocal是什么？它是一个用来存储数据的类，类似HashMap、ArrayList等集合类。它的特点是可以在指定的线程中存储数据，然后取数据只能取到当前线程的数据，比如下面的代码：

ThreadLocal<Integer> mThreadLocal = new ThreadLocal<>(); 
private void testMethod() { 

    mThreadLocal.set(0); 
    Log.d(TAG, "main  mThreadLocal=" + mThreadLocal.get()); 

    new Thread("Thread1") { 
        @Override 
        public void run() { 
            mThreadLocal.set(1); 
            Log.d(TAG, "Thread1  mThreadLocal=" + mThreadLocal.get()); 
        } 
    }.start(); 

    new Thread("Thread2") { 
        @Override 
        public void run() { 
            mThreadLocal.set(2); 
            Log.d(TAG, "Thread1  mThreadLocal=" + mThreadLocal.get()); 
        } 
    }.start(); 

    Log.d(TAG, "main  mThreadLocal=" + mThreadLocal.get()); 
}

输出的log是

main  mThreadLocal=0 
Thread1  mThreadLocal=1 
Thread2  mThreadLocal=2 
main  mThreadLocal=0

通过上面的例子可以清晰的看到ThreadLocal存取数据的特点，只能取到当前所在线程存的数据，如果所在线程没存数据，取出来的就是null。其实这个效果可以通过HashMap<Thread, Object>来实现，考虑线程安全的话使用ConcurrentMap<Thread, Object>，不过使用Map会有一些麻烦的事要处理，比如当一个线程结束的时候我们如何删除这个线程的对象副本呢？如果使用ThreadLocal就不用有这个担心了，ThreadLocal保证每个线程都保持对其线程局部变量副本的隐式引用，只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的；在线程消失之后，其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收（除非存在对这些副本的其他引用）。更多ThreadLocal的讲解参考：Android线程管理之ThreadLocal理解及应用场景，地址如下：

https://www.cnblogs.com/whoislcj/p/5811989.html

好了回到正题，prepare()创建Looper的时候同时把创建的Looper存储到了ThreadLocal中，通过对ThreadLocal的介绍，获取Looper对象就很简单了，sThreadLocal.get()即可，源码提供了一个public的静态方法可以在主线程的任何地方获取这个主线程的Looper（注意一下方法名myLooper()，多个地方会用到）：

public static @Nullable Looper myLooper() { 
    return sThreadLocal.get(); 
}

Looper创建完了，接下来开启循环，loop方法的关键代码如下：

public static void loop() { 
    final Looper me = myLooper(); 
    if (me == null) { 
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); 
    } 
    final MessageQueue queue = me.mQueue; 

    for (;;) { 
        Message msg = queue.next(); // might block 
        if (msg == null) { 
            // No message indicates that the message queue is quitting. 
            return; 
        } 

        try { 
            msg.target.dispatchMessage(msg); 
        } finally { 
            if (traceTag != 0) { 
                Trace.traceEnd(traceTag); 
            } 
        } 

        msg.recycleUnchecked(); 
    } 
}

上面的代码，首先获取主线程的Looper对象，然后取得Looper中的消息队列final MessageQueue queue = me.mQueue;，然后下面是一个死循环，不断的从消息队列里取消息Message msg = queue.next();，可以看到取出的消息是一个Message对象，如果消息队列里没有消息，就会阻塞在这行代码，等到有消息来的时候会被唤醒。取到消息以后，通过msg.target.dispatchMessage(msg);来处理消息，msg.target 是一个Handler对象，所以这个时候就调用到我们重写的Hander的handleMessage()方法了。

msg.target 是在什么时候被赋值的呢？要找到这个答案很容易，msg.target是被封装在消息里面的，肯定要从发送消息那里开始找，看看Message是如何封装的。那么就从Handler的sendMessage(msg)方法开始，过程如下：

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); 
}

可以看到最后的enqueueMessage()方法中msg.target = this;，这里就把发送消息的handler封装到了消息中。同时可以看到，发送消息其实就是往MessageQueue里面插入了一条消息，然后Looper里面的循环就可以处理消息了。Handler里面的消息队列是怎么来的呢？从上面的代码可以看到enqueueMessage()里面的queue是从sendMessageAtTime传来的，也就是mQueue。然后看mQueue是在哪初始化的，看Handler的构造方法如下：

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(); 
    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; 
}

mQueue的初始化很简单，首先取得Handler所在线程的Looper，然后取出Looper中的mQueue。这也是Handler为什么必须在有Looper的线程中才能使用的原因，拿到mQueue就可以很容易的往Looper的消息队列里插入消息了（配合Looper的循环+阻塞就实现了发送接收消息的效果）。

以上就是主线程中消息机制的原理。

那么，在任何线程下使用handler的如下做法的原因、原理、内部流程等就非常清晰了：

new Thread() { 
    @Override 
    public void run() { 
        Looper.prepare(); 
        Looper.loop(); 
        Handler handler = new Handler(); 
    } 
}.start();

首先Looper.prepare()创建Looper并初始化Looper持有的消息队列MessageQueue，创建好后将Looper保存到ThreadLocal中方便Handler直接获取。
然后Looper.loop()开启循环，从MessageQueue里面取消息并调用handler的 dispatchMessage(msg) 方法处理消息。如果MessageQueue里没有消息，循环就会阻塞进入休眠状态，等有消息的时候被唤醒处理消息。
再然后我们new Handler()的时候，Handler构造方法中获取Looper并且拿到Looper的MessageQueue对象。然后Handler内部就可以直接往MessageQueue里面插入消息了，插入消息即发送消息，这时候有消息了就会唤醒Looper循环去处理消息。处理消息就是调用dispatchMessage(msg) 方法，最终调用到我们重写的Handler的handleMessage()方法。

通过一些问题的研究加强对消息机制的理解

源码分析完了，下面看一下文章开头的两个问题：

Looper中是如何能调用到Handler的方法的？
Handler是如何能往MessageQueue中插入消息的？

这两个问题源码分析中已经给出答案，这里做一下总结，首先搞清楚以下对象在消息机制中的关系：

Looper，MessageQueue，Message，ThreadLocal，Handler

Looper对象有一个成员MessageQueue，MessageQueue是一个消息队列，用来存储消息Message
Message消息中带有一个handler对象，所以Looper取出消息后，可以很方便的调用到Handler的方法（问题1解决）
Message是如何带有handler对象的？是handler在发送消息的时候把自己封装到消息里的。
Handler是如何发送消息的？是通过获取Looper对象从而取得Looper里面的MessageQueue，然后Handler就可以直接往MessageQueue里面插入消息了。（问题2解决）
Handler是如何获取Looper对象的？Looper在创建的时候同时把自己保存到ThreadLocal中，并提供一个public的静态方法可以从ThreadLocal中取出Looper，所以Handler的构造方法里可以直接调用静态方法取得Looper对象。

带着上面的一系列问题看源码就很清晰了，下面是知乎上的一个问答

Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死？

原因很简单，循环里有阻塞，所以死循环并不会一直执行，相反的，大部分时间是没有消息的，所以主线程大多数时候都是处于休眠状态，也就不会消耗太多的CPU资源导致卡死。

阻塞的原理是使用Linux的管道机制实现的
主线程没有消息处理时阻塞在管道的读端
binder线程会往主线程消息队列里添加消息，然后往管道写端写一个字节，这样就能唤醒主线程从管道读端返回，也就是说looper循环里queue.next()会调用返回...

这里说到binder线程，具体的实现细节不必深究，考虑下面的问题：

主线程的死循环如何处理其它事务？

首先需要看懂这个问题，主线程进入Looper死循环后，如何处理其他事务，比如activity的各个生命周期的回调函数是如何被执行到的（注意这里是在同一个线程下，代码是按顺序执行的，如果在死循环这阻塞了，那么进入死循环后循环以外的代码是如何执行的）。

首先再看main函数的源码

Looper.prepareMainLooper(); 

ActivityThread thread = new ActivityThread(); 
thread.attach(false); 

if (sMainThreadHandler == null) { 
    sMainThreadHandler = thread.getHandler(); 
} 

Looper.loop();

在Looper.prepare和Looper.loop之间new了一个ActivityThread并调用了它的attach方法，这个方法就是开启binder线程的，另外new ActivityThread()的时候同时会初始化它的一个H类型的成员，H是一个继承了Handler的类。此时的结果就是：在主线程开启loop死循环之前，已经启动binder线程，并且准备好了一个名为H的Handler，那么接下来在主线程死循环之外做一些事务处理就很简单了，只需要通过binder线程向H发送消息即可，比如发送 H.LAUNCH_ACTIVITY 消息就是通知主线程调用Activity.onCreate() ，当然不是直接调用，H收到消息后会进行一系列复杂的函数调用最终调用到Activity.onCreate()。

至于谁来控制binder线程来向H发消息就不深入研究了，下面是《Android开发艺术探索》里面的一段话：

ActivityThread 通过 ApplicationThread 和 AMS 进行进程间通讯，AMS 以进程间通信的方式完成 ActivityThread 的请求后会回调 ApplicationThread 中的 Binder 方法，然后 ApplicationThread 会向 H 发送消息，H 收到消息后会将 ApplicationThread 中的逻辑切换到 ActivityThread 中去执行，即切换到主线程中去执行，这个过程就是主线程的消息循环模型。

这个问题就到这里，更多内容看知乎原文