Android中Message机制的灵活应用

1.活用Android线程间通信的Message机制

1.1.Message
代码在frameworks\base\core\java\android\Os\Message.java中。

Message.obtain函数：有多个obtain函数，主要功能一样，只是参数不一样。作用是从Message Pool中取出一个Message，如果Message Pool中已经没有Message可取则新建一个Message返回，同时用对应的参数给得到的Message对象赋值。

Message Pool：大小为10个；通过Message.mPool->（Message并且Message.next）-> （Message并且Message.next）-> （Message并且Message.next）...构造一个Message Pool。Message Pool的第一个元素直接new出来，然后把Message.mPool（static类的static变量）指向它。其他的元素都是使用完的 Message通过Message的recycle函数清理后放到Message Pool（通过Message Pool最后一个Message的next指向需要回收的Message的方式实现）。下图为Message Pool的结构：


1.2.MessageQueue
MessageQueue里面有一个收到的Message的对列：

MessageQueue.mMessages(static变量)->( Message并且Message.next)-> ( Message并且Message.next)->...，下图为接收消息的消息队列：

上层代码通过Handler的sendMessage等函数放入一个message到MessageQueue里面时最终会调用 MessageQueue的 enqueueMessage函数。enqueueMessage根据上面的接收的Message的队列的构造把接收到的Message放入队列中。

MessageQueue的removeMessages函数根据上面的接收的Message的队列的构造把接收到的Message从队列中删除，并且调用对应Message对象的recycle函数把不用的Message放入Message Pool中。

1.3.Looper
Looper对象的创建是通过prepare函数，而且每一个Looper对象会和一个线程关联

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

Looper对象创建时会创建一个MessageQueue，主线程默认会创建一个Looper从而有MessageQueue，其他线程默认是 没有 MessageQueue的不能接收Message，如果需要接收Message则需要通过prepare函数创建一个MessageQueue。具体操 作请见示例代码。

private Looper() {
    mQueue = new MessageQueue();
    mRun = true;
    mThread = Thread.currentThread();
}

prepareMainLooper函数只给主线程调用（系统处理，程序员不用处理），它会调用prepare建立Looper对象和MessageQueue。

public static final void prepareMainLooper() {
    prepare();
    setMainLooper(myLooper());
    if (Process.supportsProcesses()) {
        myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;
    }
}

Loop函数从MessageQueue中从前往后取出Message，然后通过Handler的dispatchMessage函数进行消息的 处理（可见消息的处理是Handler负责的），消息处理完了以后通过Message对象的recycle函数放到Message Pool中，以便下次使用，通过Pool的处理提供了一定的内存管理从而加速消息对象的获取。至于需要定时处理的消息如何做到定时处理，请见 MessageQueue的next函数，它在取Message来进行处理时通过判断MessageQueue里面的Message是否符合时间要求来决 定是否需要把Message取出来做处理，通过这种方式做到消息的定时处理。

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();
        }
    }
}

1.4.Handler

Handler的构造函数表示Handler会有成员变量指向Looper和MessageQueue，后面我们会看到没什么需要这些引用；至于callback是实现了Callback接口的对象，后面会看到这个对象的作用。

public Handler(Looper looper, Callback callback) {
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
}

public interface Callback {
    public boolean handleMessage(Message msg);
}

获取消息：直接通过Message的obtain方法获取一个Message对象。

public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj){
    return Message.obtain(this, what, arg1, arg2, obj);
}

发送消息：通过MessageQueue的enqueueMessage把Message对象放到MessageQueue的接收消息队列中

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){
    boolean sent = false;
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue != null) {
        msg.target = this;
    sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    } else {
        RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
    }
    return sent;
}

线程如何处理MessageQueue中接收的消息：在Looper的loop函数中循环取出MessageQueue的接收消息队列中的消息， 然后调用 Hander的dispatchMessage函数对消息进行处理，至于如何处理（相应消息）则由用户指定（三个方法，优先级从高到低：Message里 面的Callback，一个实现了Runnable接口的对象，其中run函数做处理工作；Handler里面的mCallback指向的一个实现了 Callback接口的对象，里面的handleMessage进行处理；处理消息Handler对象对应的类继承并实现了其中 handleMessage函数，通过这个实现的handleMessage函数处理消息）。

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

Runnable说明：Runnable只是一个接口，实现了这个接口的类对应的对象也只是个普通的对象，并不是一个Java中的Thread。Thread类经常使用Runnable，很多人有误解，所以这里澄清一下。


从上可知以下关系图：
（注：图有些问题，handler的创建应该根据handler创建时的参数looper来决定：如果looper是Main线程的，那么这个handler可以处理Main线程；如果looper是other线程的，那么这个handler可以处理other线程。--by gunner）

其中清理Message是Looper里面的loop函数指把处理过的Message放到Message的Pool里面去，如果里面已经超过最大值10个，则丢弃这个Message对象。

调用Handler是指Looper里面的loop函数从MessageQueue的接收消息队列里面取出消息，然后根据消息指向的Handler对象调用其对应的处理方法。
1.5.代码示例

下面我们会以android实例来展示对应的功能，程序界面于下：

程序代码如下，后面部分有代码说明：

package com.android.messageexample;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.graphics.Color;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.LinearLayout;
import android.widget.TextView;
public class MessageExample extends Activity implements OnClickListener {
 private final int WC = LinearLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT;
    private final int FP = LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT;
    public TextView tv;
    private EventHandler mHandler;
    private Handler mOtherThreadHandler=null;
    private Button btn, btn2, btn3, btn4, btn5, btn6;
    private NoLooperThread noLooerThread = null;
    private OwnLooperThread ownLooperThread = null;
    private ReceiveMessageThread receiveMessageThread =null;
    private Context context = null;
    private final String sTag = "MessageExample";
    private boolean postRunnable = false;

 /** Called when the activity is first created. */
 @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        context = this.getApplicationContext();
        LinearLayout layout = new LinearLayout(this);
        layout.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);
        btn = new Button(this);
        btn.setId(101);
        btn.setText("message from main thread self");
        btn.setOnClickListener(this);
        LinearLayout.LayoutParams param =
            new LinearLayout.LayoutParams(250,50);
        param.topMargin = 10;
        layout.addView(btn, param);
        btn2 = new Button(this);
        btn2.setId(102);
        btn2.setText("message from other thread to main thread");
        btn2.setOnClickListener(this);
        layout.addView(btn2, param);
        btn3 = new Button(this);
        btn3.setId(103);
        btn3.setText("message to other thread from itself");
        btn3.setOnClickListener(this);
        layout.addView(btn3, param);
        btn4 = new Button(this);
        btn4.setId(104);
        btn4.setText("message with Runnable as callback from other thread to main thread");
        btn4.setOnClickListener(this);
        layout.addView(btn4, param);
        btn5 = new Button(this);
        btn5.setId(105);
        btn5.setText("main thread's message to other thread");
        btn5.setOnClickListener(this);
        layout.addView(btn5, param);
        btn6 = new Button(this);
        btn6.setId(106);
        btn6.setText("exit");
        btn6.setOnClickListener(this);
        layout.addView(btn6, param);
        tv = new TextView(this);
        tv.setTextColor(Color.WHITE);
        tv.setText("");
        LinearLayout.LayoutParams param2 =
           new LinearLayout.LayoutParams(FP, WC);
        param2.topMargin = 10;
        layout.addView(tv, param2);
        setContentView(layout);

        //主线程要发送消息给other thread， 这里创建那个other thread
  receiveMessageThread = new ReceiveMessageThread();
  receiveMessageThread.start();
    }

 //implement the OnClickListener interface
 @Override
 public void onClick(View v) {
  switch(v.getId()){
  case 101:
   //主线程发送消息给自己
   Looper looper;
   looper = Looper.myLooper();  //get the Main looper related with the main thread
   //如果不给任何参数的话会用当前线程对应的Looper(这里就是Main Looper)为Handler里面的成员mLooper赋值
   mHandler = new EventHandler(looper);
   //mHandler = new EventHandler();
   // 清除整个MessageQueue里的消息
   mHandler.removeMessages(0);
   String obj = "This main thread's message and received by itself!";
   //得到Message对象
   Message m = mHandler.obtainMessage(1, 1, 1, obj);
   // 将Message对象送入到main thread的MessageQueue里面
   mHandler.sendMessage(m);
   break;
  case 102:
   //other线程发送消息给主线程
   postRunnable = false;
   noLooerThread = new NoLooperThread();
   noLooerThread.start();
   break;
  case 103:
   //other thread获取它自己发送的消息
   tv.setText("please look at the error level log for other thread received message");
   ownLooperThread = new OwnLooperThread();
   ownLooperThread.start();
   break;
  case 104:
   //other thread通过Post Runnable方式发送消息给主线程
   postRunnable = true;
   noLooerThread = new NoLooperThread();
   noLooerThread.start();
   break;
  case 105:
   //主线程发送消息给other thread
   if(null!=mOtherThreadHandler){
    tv.setText("please look at the error level log for other thread received message from main thread");
    String msgObj = "message from mainThread";
    Message mainThreadMsg = mOtherThreadHandler.obtainMessage(1, 1, 1, msgObj);
    mOtherThreadHandler.sendMessage(mainThreadMsg);
   }
   break;
  case 106:
   finish();
   break;
  }
 }
 class EventHandler extends Handler
 {
  public EventHandler(Looper looper) {
   super(looper);
  }
  public EventHandler() {
   super();
  }
  public void handleMessage(Message msg) {
   //可以根据msg.what执行不同的处理，这里没有这么做
   switch(msg.what){
   case 1:
    tv.setText((String)msg.obj);
    break;
   case 2:
    tv.setText((String)msg.obj);
    noLooerThread.stop();
    break;
   case 3:
    //不能在非主线程的线程里面更新UI，所以这里通过Log打印收到的消息
    Log.e(sTag, (String)msg.obj);
    ownLooperThread.stop();
    break;
   default:
    //不能在非主线程的线程里面更新UI，所以这里通过Log打印收到的消息
    Log.e(sTag, (String)msg.obj);
    break;
   }
  }
 }
 //NoLooperThread
 class NoLooperThread extends Thread{
  private EventHandler mNoLooperThreadHandler;
  public void run() {
   Looper myLooper, mainLooper;
   myLooper = Looper.myLooper();
   mainLooper = Looper.getMainLooper();    //这是一个static函数
   String obj;
   if(myLooper == null){
    mNoLooperThreadHandler = new EventHandler(mainLooper);
    obj = "NoLooperThread has no looper and handleMessage function executed in main thread!";
   }
   else {
    mNoLooperThreadHandler = new EventHandler(myLooper);
    obj = "This is from NoLooperThread self and handleMessage function executed in NoLooperThread!";
   }
   mNoLooperThreadHandler.removeMessages(0);
   if(false == postRunnable){
    //send message to main thread
    Message m = mNoLooperThreadHandler.obtainMessage(2, 1, 1, obj);
    mNoLooperThreadHandler.sendMessage(m);
    Log.e(sTag, "NoLooperThread id:" + this.getId());
   }else{
    //下面new出来的实现了Runnable接口的对象中run函数是在Main Thread中执行，不是在NoLooperThread中执行
    //注意Runnable是一个接口，它里面的run函数被执行时不会再新建一个线程
    //您可以在run上加断点然后在eclipse调试中看它在哪个线程中执行
    mNoLooperThreadHandler.post(new Runnable(){
     @Override
     public void run() {
      tv.setText("update UI through handler post runnalbe mechanism!");
      noLooerThread.stop();
     }
    });
   }
  }
 }

 //OwnLooperThread has his own message queue by execute Looper.prepare();
 class OwnLooperThread extends Thread{
  private EventHandler mOwnLooperThreadHandler;
  public void run() {
   Looper.prepare();
   Looper myLooper, mainLooper;
   myLooper = Looper.myLooper();
   mainLooper = Looper.getMainLooper();    //这是一个static函数
   String obj;
   if(myLooper == null){
    mOwnLooperThreadHandler = new EventHandler(mainLooper);
    obj = "OwnLooperThread has no looper and handleMessage function executed in main thread!";
   }
   else {
    mOwnLooperThreadHandler = new EventHandler(myLooper);
    obj = "This is from OwnLooperThread self and handleMessage function executed in NoLooperThread!";
   }
   mOwnLooperThreadHandler.removeMessages(0);
   //给自己发送消息
   Message m = mOwnLooperThreadHandler.obtainMessage(3, 1, 1, obj);
   mOwnLooperThreadHandler.sendMessage(m);
   Looper.loop();
  }
 }

 //ReceiveMessageThread has his own message queue by execute Looper.prepare();
 class ReceiveMessageThread extends Thread{
  public void run() {
   Looper.prepare();
   mOtherThreadHandler = new Handler(){
    public void handleMessage(Message msg) {
     Log.e(sTag, (String)msg.obj);
    }
   };
   Looper.loop();
  }
 }

}

说明（代码详细解释请见后文）：
但核心内容是以下三句话：

使用Looper.myLooper静态方法可以取得当前线程的Looper对象。

使用mHandler = new EevntHandler(Looper.myLooper()); 可建立用来处理当前线程的Handler对象；其中，EevntHandler是Handler的子类。

使用mHandler = new EevntHandler(Looper.getMainLooper()); 可建立用来处理main线程的Handler对象；其中，EevntHandler是Handler的子类。


1.5.1.主线程给自己发送消息示例

主线程发送消息：

在onClick的case 101中创建一个继承自Handler的EventHandler对象，然后获取一个消息，然后通过EventHandler对象调用 sendMessage把消息发送到主线程的MessageQueue中。主线程由系统创建，系统会给它建立一个Looper对象和 MessageQueue，所以可以接收消息。这里只要根据主线程的Looper对象初始化EventHandler对象，就可以通过 EventHandler对象发送消息到主线程的消息队列中。

主线程处理消息：

这里是通过EventHandler的handleMessage函数处理的，其中收到的Message对象中what值为一的消息就是发送给它的，然后把消息里面附带的字符串在TextView上显示出来。


1.5.2.其他线程给主线程发送消息示例

其他线程发送消息（这里是说不使用Runnable作为callback的消息）：

首先 postRunnable设为false，表示不通过Runnable方式进行消息相关的操作。然后启动线程noLooerThread，然后以主线程的 Looper对象为参数建立EventHandler的对象mNoLooperThreadHandler，然后获取一个Message并把一个字符串赋 值给它的一个成员obj，然后通过mNoLooperThreadHandler把消息发送到主线程的MessageQueue中。

主线程处理消息：

这里是通过EventHandler的handleMessage函数处理的，其中收到的Message对象中what值为二的消息就是上面发送给它的，然后把消息里面附带的字符串在TextView上显示出来。

1.5.3.其他线程给自己发送消息示例

其他线程发送消息：

其他非主线程建立后没有自己的Looper对象，所以也没有MessageQueue，需要给非主线程发送消息时需要建立 MessageQueue以便接收消息。下面说明如何给自己建立MessageQueue和Looper对象。从OwnLooperThread的run 函数中可以看见有一个 Looper.prepare()调用，这个就是用来建立非主线程的MessageQueue和Looper对象的。

所以这里的发送消息过程是建立线程mOwnLooperThread，然后线程建立自己的Looper和MessageQueue对象，然后根据 上面建立的Looper对象建立对应的EventHandler对象mOwnLooperThreadHandler，然后由 mOwnLooperThreadHandler建立消息并且发送到自己的MessageQueue里面。

其他线程处理接收的消息：

线程要接收消息需要在run函数中调用Looper.loop()，然后loop函数会从MessageQueue中取出消息交给对应的 Handler对象 mOwnLooperThreadHandler处理，在mOwnLooperThreadHandler的handleMessage函数中会把 Message对象中what值为三的消息（上面发送的消息）在Log中打印出来，可以通过Logcat工具查看log。

1.5.4.其他线程以Runnable为消息参数给主线程发送消息示例

其他线程发送消息（这里是说使用Runnable作为callback的消息）：

首先 postRunnable设为true，表示通过Runnable方式进行消息相关的操作。然后启动线程noLooerThread，然后以主线程的 Looper对象为参数建立EventHandler的对象mNoLooperThreadHandler，然后获取一个Message并把一个字符串赋 值给它的一个成员obj，然后通过mNoLooperThreadHandler把消息发送到主线程的MessageQueue中。

主线程处理消息：

主线程收到上面发送的Message后直接运行上面Runnable对象中的run函数进行相应的操作。run函数通过Log打印一个字符串，可以通过Logcat工具查看log。


1.5.5.主线程给其他线程发送消息示例

主线程发送消息：

这里首先要求线程receiveMessageThread运行（在onCreate函数中完成），并且准备好自己的Looper和 MessageQueue（这个通过ReceiveMessageThread中的run函数中的Looper.prepare()调用完成），然后根据 建立的Looper对象初始化Handler对象mOtherThreadHandler。然后在onClick的case 105中由mOtherThreadHandler建立一个消息（消息中有一个字符串对象）并且发送到线程receiveMessageThread中的 MessageQueue中。

其他线程处理接收的消息：

线程要接收消息需要在run函数中调用Looper.loop()，然后loop函数会从MessageQueue中取出消息交给对应的 Handler对象mOtherThreadHandler处理，在mOtherThreadHandler的handleMessage函数中会把 Message对象中的字符串对象在Log中打印出来，可以通过Logcat工具查看log。


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