Android應用程序消息處理機制
Android的消息處理機制主要分為四個部分：
- 創建消息隊列
- 消息循環
- 消息發送
- 消息處理
主要涉及三個類：
- MessageQueue
- Looper
- Handler
Android應用程序每啟動一個線程，都為其創建一個消息隊列，然后進入到一個無限循環之中。然后不斷檢查隊列中是否有新消息需要處理。如果沒有，線程就會進入睡眠狀態，反之會對消息進行分發處理。
下面根據上面所說的進行詳述。
創建消息隊列
整個創建過程涉及到兩個類：MessageQueue 和 Looper。它們在C++層有兩個對應的類：NativeMessageQueue和Looper。其關系如下圖所示：
+------+ +------------+ +------------------+ +--------------+
|Looper| |MessageQueue| |NativeMessageQueue| |Looper(Native)|
+--+---+ +------+-----+ +---------+--------+ +-------+------+
| | | |
| | | |
+-------------------------------------------------------------------------------+
|[msg loop] | next() | | | |
| +------------> | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | nativePollOnce() | | |
| | | pollOnce() | | |
| | +----------------> | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | pollOnce() | |
| | | +-----------------> | |
| | | | | |
| | | | | epoll_wait()
| | | | +--------+ |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | <------+ |
| | | | | awoken() |
| + + + + |
| |
| |
+-------------------------------------------------------------------------------+ 創建過程如下所示：
- Looper的prepare或者prepareMainLooper靜態方法被調用，將一個Looper對象保存在ThreadLocal里面。
- Looper對象的初始化方法里，首先會新建一個MessageQueue對象。
- MessageQueue對象的初始化方法通過JNI初始化C++層的NativeMessageQueue對象。
- NativeMessageQueue對象在創建過程中，會初始化一個C++層的Looper對象。
- C++層的Looper對象在創建的過程中，會在內部創建一個管道（pipe），并將這個管道的讀寫fd都保存在mWakeReadPipeFd和mWakeWritePipeFd中。
然后新建一個epoll實例，并將兩個fd注冊進去。 - 利用epoll的機制，可以做到當管道沒有消息時，線程睡眠在讀端的fd上，當其他線程往管道寫數據時，本線程便會被喚醒以進行消息處理。
消息循環
+-------+ +------------+ +------------------+ +--------------+
|Handler| |MessageQueue| |NativeMessageQueue| |Looper(Native)|
+--+----+ +-----+------+ +---------+--------+ +-------+------+
| | | |
| | | |
sendMessage()| | | |
+----------> | | | |
| | | |
|enqueueMessage()| | |
+--------------> | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | nativeWake() | |
| | wake() | |
| +------------------> | |
| | | |
| | | wake() |
| | +------------------> |
| | | |
| | | |
| | | |write(mWakeWritePipeFd, "W", 1)
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
+ + + + - 首先通過調用Looper的loop方法開始消息監聽。loop方法里會調用MessageQueue的next方法。next方法會堵塞線程直到有消息到來為止。
- next方法通過調用nativePollOnce方法來監聽事件。next方法內部邏輯如下所示(簡化)：
a. 進入死循環，以參數timout=0調用nativePollOnce方法。
b. 如果消息隊列中有消息，nativePollOnce方法會將消息保存在mMessage成員中。nativePollOnce方法返回后立刻檢查mMessage成員是否為空。
c. 如果mMessage不為空，那么檢查它指定的運行時間。如果比當前時間要前，那么馬上返回這個mMessage，否則設置timeout為兩者之差，進入下一次循環。
d. 如果mMessage為空，那么設置timeout為-1，即下次循環nativePollOnce永久堵塞。 - nativePollOnce方法內部利用epoll機制在之前建立的管道上等待數據寫入。接收到數據后馬上讀取并返回結果。
消息發送
+------+ +-------+
|Looper| |Handler|
+--+---+ +---+---+
| |
| |
loop() | |
[after next()] |
+---------> | |
| |
|dispatchMessage()
+-------------> |
| |
| |
| | handleMessage()
| +-------+
| | |
| | |
| | <-----+
| | (callback or subclass)
| |
+ + 消息發送過程主要由Handler對象來驅動。
- Handler對象在創建時會保存當前線程的looper和MessageQueue，如果傳入Callback的話也會保存起來。
- 用戶調用handler對象的sendMessage方法，傳入msg對象。handler通過調用MessageQueue的enqueueMessage方法將消息壓入MessageQueue。
- enqueueMessage方法會將傳入的消息對象根據觸發時間（when）插入到message queue中。然后判斷是否要喚醒等待中的隊列。
a. 如果插在隊列中間。說明該消息不需要馬上處理，不需要由這個消息來喚醒隊列。
b. 如果插在隊列頭部（或者when=0），則表明要馬上處理這個消息。如果當前隊列正在堵塞，則需要喚醒它進行處理。 - 如果需要喚醒隊列，則通過nativeWake方法，往前面提到的管道中寫入一個"W"字符，令nativePollOnce方法返回。
消息處理
+------+ +-------+ |Looper| |Handler| +--+---+ +---+---+ | | | | loop() | | [after next()] | +---------> | | | | |dispatchMessage() +-------------> | | | | | | | handleMessage() | +-------+ | | | | | | | | <-----+ | | (callback or subclass) | | + +
Looper對象的loop方法里面的queue.next方法如果返回了message，那么handler的dispatchMessage會被調用。
a. 如果新建Handler的時候傳入了callback實例，那么callback的handleMessage方法會被調用。
b. 如果是通過post方法向handler傳入runnable對象的，那么runnable對象的run方法會被調用。
c. 其他情況下，handler方法的handleMessage會被調用。
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