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

java代码
1. public static final void prepare() {
2.     if (sThreadLocal.get() != null) {
3.         throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
4.     }
5.     sThreadLocal.set(new Looper());
6. }

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。

java代码
1. private Looper() {
2.     mQueue = new MessageQueue();
3.     mRun = true;
4.     mThread = Thread.currentThread();
5. }

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。

java代码
1. public static final void prepareMainLooper() {
2.     prepare();
3.     setMainLooper(myLooper());
4.     if (Process.supportsProcesses()) {
5.         myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;
6.     }
7. }

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。

java代码
1. public static final void loop() {
2.     Looper me = myLooper();
3.     MessageQueue queue = me.mQueue;
4.     while (true) {
5.         Message msg = queue.next(); // might block
6.         //if (!me.mRun) {
7.         //    break;
8.         //}
9.         if (msg != null) {
10.             if (msg.target == null) {
11.                 // No target is a magic identifier for the quit message
12.                 return;
13.             }
14.  
15.             if (me.mLogging!= null)  
16.                 me.mLogging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "+ msg.callback + ": " + msg.what);
17.             msg.target.dispatchMessage(msg);
18.             if (me.mLogging!= null)  
19.                 me.mLogging.println("<<<<< Finished to" + msg.target + " "+ msg.callback);
20.             msg.recycle();
21.         }
22.     }
23. }

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；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。

java代码
1. public Handler(Looper looper, Callback callback) {
2.     mLooper = looper;
3.     mQueue = looper.mQueue;
4.     mCallback = callback;
5. }
6.  
7. public interface Callback {
8.     public boolean handleMessage(Message msg);
9. }

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

java代码
1. public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj){
2.     return Message.obtain(this, what, arg1, arg2, obj);
3. }

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

java代码
1. public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){
2.     boolean sent = false;
3.     MessageQueue queue = mQueue;
4.     if (queue != null) {
5.         msg.target = this;
6.     sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
7.     } else {
8.         RuntimeException e = new RuntimeException(this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
9.         Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
10.     }
11.     return sent;
12. }

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）。

java代码
1. public void dispatchMessage(Message msg) {
2.     if (msg.callback != null) {
3.         handleCallback(msg);
4.     } else {
5.         if (mCallback != null) {
6.             if (mCallback.handleMessage(msg)) {
7.                 return;
8.             }
9.         }
10.         handleMessage(msg);
11.     }
12. }

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：

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：

java代码
1. package com.Android.messageexample;
2. import Android.app.Activity;
3. import Android.content.Context;
4. import Android.graphics.Color;
5. import Android.os.Bundle;
6. import Android.os.Handler;
7. import Android.os.Looper;
8. import Android.os.Message;
9. import Android.util.Log;
10. import Android.view.View;
11. import Android.view.View.OnClickListener;
12. import Android.widget.Button;
13. import Android.widget.LinearLayout;
14. import Android.widget.TextView;
15. public class MessageExample extends Activity implements OnClickListener {
16.  private final int WC = LinearLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT;
17.     private final int FP = LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT;
18.     public TextView tv;
19.     private EventHandler mHandler;
20.     private Handler mOtherThreadHandler=null;
21.     private Button btn, btn2, btn3, btn4, btn5, btn6;
22.     private NoLooperThread noLooerThread = null;
23.     private OwnLooperThread ownLooperThread = null;
24.     private ReceiveMessageThread receiveMessageThread =null;
25.     private Context context = null;
26.     private final String sTag = "MessageExample";
27.     private boolean postRunnable = false;
28.  
29.  /** Called when the activity is first created. */
30.  @Override
31.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
32.         super.onCreate(savedInstanceState);
33.         context = this.getApplicationContext();
34.         LinearLayout layout = new LinearLayout(this);
35.         layout.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);
36.         btn = new Button(this);
37.         btn.setId(101);
38.         btn.setText("message from main thread self");
39.         btn.setOnClickListener(this);
40.         LinearLayout.LayoutParams param =
41.             new LinearLayout.LayoutParams(250,50);
42.         param.topMargin = 10;
43.         layout.addView(btn, param);
44.         btn2 = new Button(this);
45.         btn2.setId(102);
46.         btn2.setText("message from other thread to main thread");
47.         btn2.setOnClickListener(this);
48.         layout.addView(btn2, param);
49.         btn3 = new Button(this);
50.         btn3.setId(103);
51.         btn3.setText("message to other thread from itself");
52.         btn3.setOnClickListener(this);
53.         layout.addView(btn3, param);
54.         btn4 = new Button(this);
55.         btn4.setId(104);
56.         btn4.setText("message with Runnable as callback from other thread to main thread");
57.         btn4.setOnClickListener(this);
58.         layout.addView(btn4, param);
59.         btn5 = new Button(this);
60.         btn5.setId(105);
61.         btn5.setText("main thread's message to other thread");
62.         btn5.setOnClickListener(this);
63.         layout.addView(btn5, param);
64.         btn6 = new Button(this);
65.         btn6.setId(106);
66.         btn6.setText("exit");
67.         btn6.setOnClickListener(this);
68.         layout.addView(btn6, param);
69.         tv = new TextView(this);
70.         tv.setTextColor(Color.WHITE);
71.         tv.setText("");
72.         LinearLayout.LayoutParams param2 =
73.            new LinearLayout.LayoutParams(FP, WC);
74.         param2.topMargin = 10;
75.         layout.addView(tv, param2);
76.         setContentView(layout);      
77.          
78.         //主线程要发送消息给other thread， 这里创建那个other thread
79.   receiveMessageThread = new ReceiveMessageThread();
80.   receiveMessageThread.start();
81.     }
82.  
83.  //implement the OnClickListener interface
84.  @Override
85.  public void onClick(View v) {
86.   switch(v.getId()){
87.   case 101:
88.    //主线程发送消息给自己
89.    Looper looper;
90.    looper = Looper.myLooper();  //get the Main looper related with the main thread
91.    //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
92.    mHandler = new EventHandler(looper);  
93.    //mHandler = new EventHandler();
94.    // 清除整个MessageQueue里的消息
95.    mHandler.removeMessages(0);
96.    String obj = "This main thread's message and received by itself!";
97.    //得到Message对象
98.    Message m = mHandler.obtainMessage(1, 1, 1, obj);
99.    // 将Message对象送入到main thread的MessageQueue里面
100.    mHandler.sendMessage(m);
101.    break;
102.   case 102:    
103.    //other线程发送消息给主线程
104.    postRunnable = false;
105.    noLooerThread = new NoLooperThread();
106.    noLooerThread.start();
107.    break;
108.   case 103:  
109.    //other thread获取它自己发送的消息
110.    tv.setText("please look at the error level log for other thread received message");
111.    ownLooperThread = new OwnLooperThread();
112.    ownLooperThread.start();
113.    break;  
114.   case 104:      
115.    //other thread通过Post Runnable方式发送消息给主线程
116.    postRunnable = true;
117.    noLooerThread = new NoLooperThread();
118.    noLooerThread.start();
119.    break;
120.   case 105:      
121.    //主线程发送消息给other thread
122.    if(null!=mOtherThreadHandler){
123.     tv.setText("please look at the error level log for other thread received message from main thread");
124.     String msgObj = "message from mainThread";
125.     Message mainThreadMsg = mOtherThreadHandler.obtainMessage(1, 1, 1, msgObj);
126.     mOtherThreadHandler.sendMessage(mainThreadMsg);
127.    }
128.    break;
129.   case 106:
130.    finish();
131.    break;
132.   }
133.  }
134.  class EventHandler extends Handler
135.  {
136.   public EventHandler(Looper looper) {
137.    super(looper);
138.   }
139.   public EventHandler() {
140.    super();
141.   }
142.   public void handleMessage(Message msg) {
143.    //可以根据msg.what执行不同的处理，这里没有这么做
144.    switch(msg.what){
145.    case 1:
146.     tv.setText((String)msg.obj);
147.     break;
148.    case 2:
149.     tv.setText((String)msg.obj);
150.     noLooerThread.stop();
151.     break;
152.    case 3:
153.     //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
154.     Log.e(sTag, (String)msg.obj);
155.     ownLooperThread.stop();
156.     break;
157.    default:
158.     //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
159.     Log.e(sTag, (String)msg.obj);
160.     break;
161.    }
162.   }
163.  }
164.  //NoLooperThread
165.  class NoLooperThread extends Thread{
166.   private EventHandler mNoLooperThreadHandler;
167.   public void run() {
168.    Looper myLooper, mainLooper;
169.    myLooper = Looper.myLooper();
170.    mainLooper = Looper.getMainLooper();    //这是一个static函数
171.    String obj;
172.    if(myLooper == null){
173.     mNoLooperThreadHandler = new EventHandler(mainLooper);
174.     obj = "NoLooperThread has no looper and handleMessage function executed in main thread!";
175.    }
176.    else {
177.     mNoLooperThreadHandler = new EventHandler(myLooper);
178.     obj = "This is from NoLooperThread self and handleMessage function executed in NoLooperThread!";
179.    }
180.    mNoLooperThreadHandler.removeMessages(0);
181.    if(false == postRunnable){
182.     //send message to main thread
183.     Message m = mNoLooperThreadHandler.obtainMessage(2, 1, 1, obj);
184.     mNoLooperThreadHandler.sendMessage(m);
185.     Log.e(sTag, "NoLooperThread id:" + this.getId());
186.    }else{
187.     //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
188.     //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
189.     //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
190.     mNoLooperThreadHandler.post(new Runnable(){  
191.      @Override  
192.      public void run() {  
193.       tv.setText("update UI through handler post runnalbe mechanism!");
194.       noLooerThread.stop();
195.      }  
196.     });  
197.    }
198.   }
199.  }
200.  
201.  //OwnLooperThread has his own message queue by execute Looper.prepare();
202.  class OwnLooperThread extends Thread{
203.   private EventHandler mOwnLooperThreadHandler;
204.   public void run() {
205.    Looper.prepare();  
206.    Looper myLooper, mainLooper;
207.    myLooper = Looper.myLooper();
208.    mainLooper = Looper.getMainLooper();    //这是一个static函数
209.    String obj;
210.    if(myLooper == null){
211.     mOwnLooperThreadHandler = new EventHandler(mainLooper);
212.     obj = "OwnLooperThread has no looper and handleMessage function executed in main thread!";
213.    }
214.    else {
215.     mOwnLooperThreadHandler = new EventHandler(myLooper);
216.     obj = "This is from OwnLooperThread self and handleMessage function executed in NoLooperThread!";
217.    }
218.    mOwnLooperThreadHandler.removeMessages(0);
219.    //给自己发送消息
220.    Message m = mOwnLooperThreadHandler.obtainMessage(3, 1, 1, obj);
221.    mOwnLooperThreadHandler.sendMessage(m);
222.    Looper.loop();  
223.   }
224.  }
225.  
226.  //ReceiveMessageThread has his own message queue by execute Looper.prepare();
227.  class ReceiveMessageThread extends Thread{
228.   public void run() {
229.    Looper.prepare();
230.    mOtherThreadHandler = new Handler(){
231.     public void handleMessage(Message msg) {
232.      Log.e(sTag, (String)msg.obj);
233.     }
234.    };
235.    Looper.loop();
236.   }
237.  }
238.  
239. }
说明（代码详细解释请见后文）：
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。