Android的消息機制主要是指Handler的運行機制和它所附帶的MessageQueue和Looper的工作過程。
Handler、MessageQueue和Looper這三者其實是一個整體。但是我們要想清楚這個整體的工作流程就需要逐個擊破。
下圖羅列了這次分享說的重點
Android的消息機制.png
一、爲什麼提供這種機制
系統之所以提供這種機制主要是爲了解決在子線程不能訪問UI的矛盾。
那麼問題來了......
1.爲什麼子線程不能訪問ui呢？
因爲Android的ui控件不是線程安全的。如果在多線程的情況下併發訪問就會導致ui控件處於不可預期的狀態。
2.那麼在這種情況下爲什麼不對ui控件的訪問加上鎖機制呢？
首先加上鎖的機制會使訪問ui控件的邏輯變得複雜，其次因爲鎖機制會阻塞某些線程的進行，從而降低UI訪問的效率。基於這兩個原因最好的辦法就是使用單線程處理UI控件。反之對於開發者來說只需要利用Handler切換一下線程就可以了，也不是很麻煩
二、MessageQueue（消息隊列）
Android的消息隊列是MessageQueue，它主要有兩個功能：插入和讀取。
它的內部實現是並不如它名字那樣是個隊列，而是用一個單鏈表來維護消息列表，我們知道單鏈表的數據結構實現插入和刪除的效率高。
插入的操作很簡單，本質就是單鏈表的插入操作。
//MessageQueue的插入操作 -enqueueMessage方法
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
......
synchronized (this) {
......
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;
}
}
......
}
讀取的操作next方法，通過無限的循環來檢查有沒有新消息，當有新消息來的時候，next方法會返回這條消息並將其從單鏈表中移除。
//MessageQueue的讀取操作（伴隨着刪除操作）-next方法
Message next() {
......
synchronized (this) {
......
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
.....
}
三、ThreadLocal的工作原理
ThreadLocal是一個線程內部的數據存儲類，通過它可以在指定的線程中存儲數據和讀取數據。
它的特點通俗點說就是，不同的線程訪問同一個對象，它們通過ThreadLocal獲得的值是不一樣的。
還可以這麼神奇？
首先它是一個泛型類
public class ThreadLocal<T> {}
其次通過set方法我們可以看到它使用了Map的數據結構，它的key就是線程，value就是該對象的值。
//獲取到當前線程的該變量的值，如果沒有則初始化一個。
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
set方法將線程對應的值進行存儲
之後，通過get方法就可以獲取到該對象在這個線程中的值。
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
最後拋出一個問題
爲什麼通過ThreadLocal可以在不同的線程中維護一套數據的副本並且互不干擾？
因爲不同的線程訪問同一個ThreadLocal的get方法，ThreadLocal內部會從各自的線程中取出一個數組，然後再從數組中根據當前的ThreadLocal的索引去查找對應的value值，這樣不同的線程中取出的數組自然是不同的。簡單的說就是它們所對ThreadLocal的讀寫操作僅限於各自的線程內部。
四、Looper的工作原理
我們知道，Handler的工作需要Looper，沒有Looper的線程就會報錯。
那麼Looper是做什麼的呢？
具體來說，就是不停的從MessageQueue中查看是否有新的消息，如果有消息就會立刻處理，否則就一直阻塞在那裏等待新的消息。
如何爲線程創建Looper？
很簡單，通過Looper.prepare就可以爲線程創建一個Looper，這樣這個線程就有了屬於他的Looper。之後調用Looper.loop()就可以開啓消息循環。
Looper最重要的就是loop方法，它的工作原理也很簡單，首先它是一個死循環，會調用MessageQueue的next方法不斷的獲取新的消息並處理，沒有消息的時候就會阻塞在那裏。直到Looper調用quit或者quitSafely方法。也就是說我們最後是要在合適的時候退出Looper的。否則就會一直循環下去。
五、Handler的工作原理
Handler的工作主要包含消息的發送和接收。
1.發送消息主要通過post和send的一系列方法實現
mHandler.postDelayed(runnable,0);
發送消息的過程只是向MessageQueue中插入一條消息，它的next方法就會把這條消息返回給Looper，Looper收到消息後就開始處理了。最終消息由Looper交由Handler處理。由於Looper裏面使用了ThreadLocal<Looper>，所以它就能夠將消息切換到指定的線程中執行。
2.處理消息
Looper將消息交由Handler處理，就會調用Handler的disaptchMessage方法。這時候就進入了處理消息的階段。
/**
* 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);
}
}
首先，檢查Message的callback是否爲null，不爲null就通過handleCallback處理消息。這個callback是一個Runnable對象，也就是我們在post方法裏傳遞的Runnable參數。
其次檢查mCallBack是否爲null，不爲空就調用handleMessage方法。CallBack是一種當我們不想通過派生子類創建Handler的另外一種實現方式。
最後調用Handler的handlerMessage來處理消息
到這裏我們就聊完了Android的消息機制，它的作用就是很輕鬆的將某個任務或者說是消息切換到指定的線程（Handler所在的線程）中執行。本質上來說，它並不是專門用於更新UI，只是常常被用在更新UI上。