从源码的角度理解Android消息处理机制

总结

与Handler共同作用的有Looper,MessageQueue,Message。我么接下来从源码的角度看看整个过程的大概实现。首先说一下每个对象的作用：
Looper:消息轮询循器，不断的从消息队列中取出消息交给Handler处理
MessageQueue:消息队列，用于存储从Handler发送过来的消息
Message:消息对象，可以携带数据
Handler:用于发送和处理消息

在Android中，主线程默认已经创建了Looper和MessageQueue对象，我们去分析一下。

ActivityThread代表了主线程对象，它的main方法是应用程序的入口，在main方法中创建了Looper。

  Looper.prepareMainLooper();

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        Looper.loop();

我们看看prepareMainLooper的实现

 public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

调用了带参数的prepare方法

  private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        //将Looper保存在ThreadLocal中
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

我们看看Looper的构造方法

  private Looper(boolean quitAllowed) {
         //创建了消息队列
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }

最后是myLooper()方法

 public static @Nullable Looper myLooper() {
         //从ThreadLocal中取出Looper对象
        return sThreadLocal.get();
    }

ThreadLocal有什么作用呢?下面大概介绍一下

ThreadLocal是一个线程内部的数据存储类，通过它可以在指定的线程中存储数据，数据存储以后，只有在指定线程中可以获取到存储的数据，对于其它线程来说无法获取到数据，ThreadLocal可以在不同的线程之中互不干扰地存储并提供数据，通过ThreadLocal可以轻松获取每个线程的Looper。

总结：Looper.prepareMainLooper()方法做了三件事

• 创建Looper对象以及MessageQueue对象
• 将当前线程的Looper对象保存到ThreadLocal中

• 取出ThreadLocal中保存的looper，赋值给Looper的全局静态变量

  接下来我们看看Looper.loop()方法

  public static void loop() {
  //获取Looper对象
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
        //没有调用Looper.prepare方法会报此异常
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        //取出looper对应的消息队列，消息队列是在Looper的构造函数中创建的
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
        ......
        //死循环，可能阻塞,作用是不断从消息队列取消息
        for (;;) {
        //取出消息队列的消息
            Message msg = queue.next();
            if (msg == null) {
              //没有消息说明消息队列退出了
                return;
            }
            ......
            //调用消息对象的target的dispatchMessage方法分发消息
            //其实这个target是Handler对象，后面我们会看到
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            ......
        }
    }

接下来我们看看这个msg.target是如何被赋值的，这就要从发送消息的过程开始分析。首先需要创建Handler对象

public Handler() {
        this(null, false);
    }

  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()");
        }
        //将Looper中的消息队列与当前Handler关联
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

有了Handler对象，我们开始发送消息，我们一般采用下面的方式发送消息

 public final boolean sendEmptyMessage(int what)
    {
        return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
    }

我们继续跟进源码

  public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
          //获取消息对象
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }

 public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }

继续往下看

  public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
  //取出Handler关联的消息队列，这个消息队列是在Handler的构造方法中赋值的
        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);
    }

接下类看看enqueueMessage方法

  private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
      //把Handler对象赋值给msg的target属性
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

在enqueueMessage方法中，我们终于证实了msg.target是一个Handler对象，接下来调用了消息队列的enqueueMessage方法

//此方法的作用是将消息插入到消息队列中，消息队列是线性链表结构
  boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {
            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) {
                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();
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                msg.next = p;
                //将消息对象赋值给消息队列中的消息
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
                // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
                // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
                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;
    }

最后我们就要知道消息是在何时被处理的，也就是说handleMessage方法在何处被调用的，我们知道，在Looper的loop()方法中调用了下面的代码

  msg.target.dispatchMessage(msg);

也就是Looper所关联的Handler对象的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);
        }
    }

看到了吧，终于发现了handleMessage方法的调用。

Handler的优缺点

用到Handler，需要对比一下近似方法：
a.Activity,runOnUiThread(Runnnable)
View.post
View.postDelayed
b.Handler类
c.AsyncTask

这三种方法实际上都是基于Handler类演变而来，只是表现形式不一样，比如AsyncTask是对Handler和Thread的一个封装。三种方式区别

• a中三个方法代码较复杂，难以维护，结果不清晰，容易出错
• 而AsyncTask在单个异步操作时较为简单，使用起来简单快捷，但在多个异步操作和UI进行交互是逻辑控制较困难，代码维护不易；
• Handler类结构清晰，功能明确，多个异步执行和UI交互也容易控制，缺点是单个异步操作时相对AsyncTask代码较多
• 因此，在单个异步操作时选择AsyncTask较好，在多个异步操作或者特殊操作(比如定时器)时选择Handler较好