深入剖析Android消息機制原理

在Android中，線程內部或者線程之間進行信息交互時經常會使用消息，這些基礎的東西如果我們熟悉其內部的原理，將會使我們容易、更好地架構系統，避免一些低級的錯誤。在學習Android中消息機制之前，我們先了解與消息有關的幾個類：

1.Message

消息對象，顧名思義就是記錄消息信息的類。這個類有幾個比較重要的字段：

a.arg1和arg2：我們可以使用兩個字段用來存放我們需要傳遞的整型值，在Service中，我們可以用來存放Service的ID。

b.obj：該字段是Object類型，我們可以讓該字段傳遞某個多項到消息的接受者中。

c.what：這個字段可以說是消息的標志，在消息處理中，我們可以根據這個字段的不同的值進行不同的處理，類似於我們在處理Button事件時，通過switch(v.getId())判斷是點擊了哪個按鈕。

在使用Message時，我們可以通過new Message()創建一個Message實例，但是Android更推薦我們通過Message.obtain()或者Handler.obtainMessage()獲取Message對象。這並不一定是直接創建一個新的實例，而是先從消息池中看有沒有可用的Message實例，存在則直接取出並返回這個實例。反之如果消息池中沒有可用的Message實例，則根據給定的參數new一個新Message對象。通過分析源碼可得知，Android系統默認情況下在消息池中實例化10個Message對象。

2.MessageQueue

消息隊列，用來存放Message對象的數據結構，按照“先進先出”的原則存放消息。存放並非實際意義的保存，而是將Message對象以鏈表的方式串聯起來的。MessageQueue對象不需要我們自己創建，而是有Looper對象對其進行管理，一個線程最多只可以擁有一個MessageQueue。我們可以通過Looper.myQueue()獲取當前線程中的MessageQueue。

3.Looper

MessageQueue的管理者，在一個線程中，如果存在Looper對象，則必定存在MessageQueue對象，並且只存在一個Looper對象和一個MessageQueue對象。在Android系統中，除了主線程有默認的Looper對象，其它線程默認是沒有Looper對象。如果想讓我們新創建的線程擁有Looper對象時，我們首先應調用Looper.prepare()方法，然後再調用Looper.loop()方法。典型的用法如下：

class LooperThread extends Thread 
{ 
  public Handler mHandler; 
  public void run() 
  { 
    Looper.prepare(); 
    //其它需要處理的操作 
    Looper.loop(); 
  } 
} 

倘若我們的線程中存在Looper對象，則我們可以通過Looper.myLooper()獲取，此外我們還可以通過Looper.getMainLooper()獲取當前應用系統中主線程的Looper對象。在這個地方有一點需要注意，假如Looper對象位於應用程序主線程中，則Looper.myLooper()和Looper.getMainLooper()獲取的是同一個對象。

4.Handler

消息的處理者。通過Handler對象我們可以封裝Message對象，然後通過sendMessage(msg)把Message對象添加到MessageQueue中；當MessageQueue循環到該Message時，就會調用該Message對象對應的handler對象的handleMessage()方法對其進行處理。由於是在handleMessage()方法中處理消息，因此我們應該編寫一個類繼承自Handler，然後在handleMessage()處理我們需要的操作。

下面我們通過跟蹤代碼分析在Android中是如何處理消息。首先貼上測試代碼：

/** 
 * 
 * @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; 
  /** 
   * 由於處理消息是在Handler的handleMessage()方法中，因此我們需要自己編寫類 
   * 繼承自Handler類，然後在handleMessage()中編寫我們所需要的功能代碼 
   * @author coolszy 
   * 
   */ 
  private final class ServiceHandler extends Handler 
  { 
    public ServiceHandler(Looper looper) 
    { 
      super(looper); 
    } 
 
    @Override 
    public void handleMessage(Message msg) 
    { 
      // 根據what字段判斷是哪個消息 
      switch (msg.what) 
      { 
      case KUKA: 
        //獲取msg的obj字段。我們可在此編寫我們所需要的功能代碼 
        Log.i(TAG, "The obj field of msg:" + msg.obj); 
        break; 
      // other cases 
      default: 
        break; 
      } 
      // 如果我們Service已完成任務，則停止Service 
      stopSelf(msg.arg1); 
    } 
  }  
 
  @Override 
  public void onCreate() 
  { 
    Log.i(TAG, "MessageService-->onCreate()"); 
    // 默認情況下Service是運行在主線程中，而服務一般又十分耗費時間，如果 
    // 放在主線程中，將會影響程序與用戶的交互，因此把Service 
    // 放在一個單獨的線程中執行 
    HandlerThread thread = new HandlerThread("MessageDemoThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); 
    thread.start(); 
    // 獲取當前線程中的looper對象 
    looper = thread.getLooper(); 
    //創建Handler對象，把looper傳遞過來使得handler、 
    //looper和messageQueue三者建立聯系 
    handler = new ServiceHandler(looper); 
  } 
 
  @Override 
  public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) 
  { 
    Log.i(TAG, "MessageService-->onStartCommand()"); 
 
    //從消息池中獲取一個Message實例 
    Message msg = handler.obtainMessage(); 
    // arg1保存線程的ID，在handleMessage()方法中 
    // 我們可以通過stopSelf(startId)方法，停止服務 
    msg.arg1 = startId; 
    // msg的標志 
    msg.what = KUKA; 
    // 在這裡我創建一個date對象，賦值給obj字段 
    // 在實際中我們可以通過obj傳遞我們需要處理的對象 
    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; 
  } 
} 

運行結果：
注：在測試代碼中我們使用了HandlerThread類，該類是Thread的子類，該類運行時將會創建looper對象，使用該類省去了我們自己編寫Thread子類並且創建Looper的麻煩。

下面我們分析下程序的運行過程：

1.onCreate()

首先啟動服務時將會調用onCreate()方法，在該方法中我們new了一個HandlerThread對象，提供了線程的名字和優先級。
緊接著我們調用了start()方法，執行該方法將會調用HandlerThread對象的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，系統給線程添加的Looper，同時調用了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(); 
      } 
    } 
  } 

 通過源碼我們可以看到loop()方法是個死循環，將會不停的從MessageQueue對象中獲取Message對象，如果MessageQueue 對象中不存在Message對象，則結束本次循環，然後繼續循環；如果存在Message對象，則執行 msg.target.dispatchMessage(msg)，但是這個msg的.target字段的值是什麼呢？我們先暫時停止跟蹤源碼，返回到onCreate()方法中。線程執行完start()方法後，我們可以獲取線程的Looper對象，然後new一個ServiceHandler對象，我們把Looper對象傳到ServiceHandler構造函數中將使handler、looper和messageQueue三者建立聯系。

2.onStartCommand()

執行完onStart()方法後，將執行onStartCommand()方法。首先我們從消息池中獲取一個Message實例，然後給Message對象的arg1、what、obj三個字段賦值。緊接著調用sendMessage(msg)方法，我們跟蹤源代碼，該方法將會調用sendMessageDelayed(msg, 0)方法，而sendMessageDelayed()方法又會調用sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)方法，在該方法中我們要注意該句代碼msg.target = this，msg的target指向了this，而this就是ServiceHandler對象，因此msg的target字段指向了ServiceHandler對象，同時該方法又調用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; 
  } 

該方法主要的任務就是把Message對象的添加到MessageQueue中（數據結構最基礎的東西，自己畫圖理解下）。
handler.sendMessage()-->handler.sendMessageDelayed()-->handler.sendMessageAtTime()-->msg.target = this;queue.enqueueMessage==>把msg添加到消息隊列中

3.handleMessage(msg)

onStartCommand()執行完畢後我們的Service中的方法就執行完畢了，那麼handleMessage()是怎麼調用的呢？在前面分析的loop()方法中，我們當時不知道msg的target字段代碼什麼，通過上面分析現在我們知道它代表ServiceHandler對象，msg.target.dispatchMessage(msg);則表示執行ServiceHandler對象中的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); 
    } 
  } 

該方法首先判斷callback是否為空，我們跟蹤的過程中未見給其賦值，因此callback字段為空，所以最終將會執行handleMessage()方法，也就是我們ServiceHandler類中復寫的方法。在該方法將根據what字段的值判斷執行哪段代碼。 

至此，我們看到，一個Message經由Handler的發送，MessageQueue的入隊，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的懷抱中。而繞的這一圈，也正好幫助我們將同步操作變成了異步操作。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持本站。