Android線程間通訊的Message機制

引用

來自easyandroid論壇，原文：http://www.easyandroid.com/bbs/viewthread.php?tid=33

1.1.Message 
代碼在frameworks\base\core\java\android\Os\Message.java中。 

Message.obtain函數：有多個obtain函數，主要功能同樣，只是參數不同。做用是從Message Pool中取出一個Message，若是Message Pool中已經沒有Message可取則新建一個Message返回，同時用對應的參數給獲得的Message對象賦值。 

Message Pool：大小爲10個；經過Message.mPool->（Message而且Message.next）->（Message而且Message.next）->（Message而且Message.next）...構造一個Message Pool。Message Pool的第一個元素直接new出來，而後把Message.mPool（static類的static變量）指向它。其餘的元素都是使用完的 Message經過Message的recycle函數清理後放到Message Pool（經過Message Pool最後一個Message的next指向須要回收的Message的方式實現）。下圖爲Message Pool的結構： 
 

1.2.MessageQueue 
MessageQueue裏面有一個收到的Message的對列： 

MessageQueue.mMessages(static變量)->( Message而且Message.next)-> ( Message而且Message.next)->...，下圖爲接收消息的消息隊列： 
 
上層代碼經過Handler的sendMessage等函數放入一個message到MessageQueue裏面時最終會調用MessageQueue的 enqueueMessage函數。enqueueMessage根據上面的接收的Message的隊列的構造把接收到的Message放入隊列中。 

MessageQueue的removeMessages函數根據上面的接收的Message的隊列的構造把接收到的Message從隊列中刪除，而且調用對應Message對象的recycle函數把不用的Message放入Message Pool中。 

1.3.Looper 
Looper對象的建立是經過prepare函數，並且每個Looper對象會和一個線程關聯 

Java代碼  

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對象建立時會建立一個MessageQueue，主線程默認會建立一個Looper從而有MessageQueue，其餘線程默認是沒有 MessageQueue的不能接收Message，若是須要接收Message則須要經過prepare函數建立一個MessageQueue。具體操做請見示例代碼。 

Java代碼  

1. private Looper() {  

2.     mQueue = new MessageQueue();  

3.     mRun = true;  

4.     mThread = Thread.currentThread();  

5. }  

prepareMainLooper函數只給主線程調用（系統處理，程序員不用處理），它會調用prepare創建Looper對象和MessageQueue。 

Java代碼  

1. public static final void prepareMainLooper() {  

2.     prepare();  

3.     setMainLooper(myLooper());  

4.     if (Process.supportsProcesses()) {  

5.         myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;  

6.     }  

7. }  

Loop函數從MessageQueue中從前日後取出Message，而後經過Handler的dispatchMessage函數進行消息的處理（可見消息的處理是Handler負責的），消息處理完了之後經過Message對象的recycle函數放到Message Pool中，以便下次使用，經過Pool的處理提供了必定的內存管理從而加速消息對象的獲取。至於須要定時處理的消息如何作到定時處理，請見 MessageQueue的next函數，它在取Message來進行處理時經過判斷MessageQueue裏面的Message是否符合時間要求來決定是否須要把Message取出來作處理，經過這種方式作到消息的定時處理。 

Java代碼  

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的構造函數表示Handler會有成員變量指向Looper和MessageQueue，後面咱們會看到沒什麼須要這些引用；至於callback是實現了Callback接口的對象，後面會看到這個對象的做用。 

Java代碼  

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. }  

獲取消息：直接經過Message的obtain方法獲取一個Message對象。 

Java代碼  

1. public final Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj){  

2.     return Message.obtain(this, what, arg1, arg2, obj);  

3. }  

發送消息：經過MessageQueue的enqueueMessage把Message對象放到MessageQueue的接收消息隊列中 

Java代碼  

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. }  

線程如何處理MessageQueue中接收的消息：在Looper的loop函數中循環取出MessageQueue的接收消息隊列中的消息，而後調用 Hander的dispatchMessage函數對消息進行處理，至於如何處理（相應消息）則由用戶指定（三個方法，優先級從高到低：Message裏面的Callback，一個實現了Runnable接口的對象，其中run函數作處理工做；Handler裏面的mCallback指向的一個實現了 Callback接口的對象，裏面的handleMessage進行處理；處理消息Handler對象對應的類繼承並實現了其中 handleMessage函數，經過這個實現的handleMessage函數處理消息）。 

Java代碼  

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說明：Runnable只是一個接口，實現了這個接口的類對應的對象也只是個普通的對象，並非一個Java中的Thread。Thread類常常使用Runnable，不少人有誤解，因此這裏澄清一下。 


從上可知如下關係圖： 
 
其中清理Message是Looper裏面的loop函數指把處理過的Message放到Message的Pool裏面去，若是裏面已經超過最大值10個，則丟棄這個Message對象。 

調用Handler是指Looper裏面的loop函數從MessageQueue的接收消息隊列裏面取出消息，而後根據消息指向的Handler對象調用其對應的處理方法。 

 

1.5.代碼示例 

下面咱們會以android實例來展現對應的功能，程序界面於下： 
 
程序代碼以下，後面部分有代碼說明： 

Java代碼  

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.         //主線程要發送消息給other thread， 這裏建立那個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.    //主線程發送消息給本身  

89.    Looper looper;  

90.    looper = Looper.myLooper();  //get the Main looper related with the main thread  

91.    //若是不給任何參數的話會用當前線程對應的Looper(這裏就是Main Looper)爲Handler裏面的成員mLooper賦值  

92.    mHandler = new EventHandler(looper);   

93.    //mHandler = new EventHandler();  

94.    // 清除整個MessageQueue裏的消息  

95.    mHandler.removeMessages(0);  

96.    String obj = "This main thread's message and received by itself!";  

97.    //獲得Message對象  

98.    Message m = mHandler.obtainMessage(1, 1, 1, obj);  

99.    // 將Message對象送入到main thread的MessageQueue裏面  

100.    mHandler.sendMessage(m);  

101.    break;  

102.   case 102:      

103.    //other線程發送消息給主線程  

104.    postRunnable = false;  

105.    noLooerThread = new NoLooperThread();  

106.    noLooerThread.start();  

107.    break;  

108.   case 103:    

109.    //other thread獲取它本身發送的消息  

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經過Post Runnable方式發送消息給主線程  

116.    postRunnable = true;  

117.    noLooerThread = new NoLooperThread();  

118.    noLooerThread.start();  

119.    break;  

120.   case 105:       

121.    //主線程發送消息給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.    //能夠根據msg.what執行不一樣的處理，這裏沒有這麼作  

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.     //不能在非主線程的線程裏面更新UI，因此這裏經過Log打印收到的消息  

154.     Log.e(sTag, (String)msg.obj);  

155.     ownLooperThread.stop();  

156.     break;  

157.    default:  

158.     //不能在非主線程的線程裏面更新UI，因此這裏經過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();    //這是一個static函數  

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出來的實現了Runnable接口的對象中run函數是在Main Thread中執行，不是在NoLooperThread中執行  

188.     //注意Runnable是一個接口，它裏面的run函數被執行時不會再新建一個線程  

189.     //您能夠在run上加斷點而後在eclipse調試中看它在哪一個線程中執行  

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();    //這是一個static函數  

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.    //給本身發送消息  

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. }  

說明（代碼詳細解釋請見後文）： 

使用Looper.myLooper靜態方法能夠取得當前線程的Looper對象。 

使用mHandler = new EevntHandler(Looper.myLooper()); 可創建用來處理當前線程的Handler對象；其中，EevntHandler是Handler的子類。 

使用mHandler = new EevntHandler(Looper.getMainLooper()); 可創建用來處理main線程的Handler對象；其中，EevntHandler是Handler的子類。 


1.5.1.主線程給本身發送消息示例 

主線程發送消息： 

在onClick的case 101中建立一個繼承自Handler的EventHandler對象，而後獲取一個消息，而後經過EventHandler對象調用 sendMessage把消息發送到主線程的MessageQueue中。主線程由系統建立，系統會給它創建一個Looper對象和 MessageQueue，因此能夠接收消息。這裏只要根據主線程的Looper對象初始化EventHandler對象，就能夠經過 EventHandler對象發送消息到主線程的消息隊列中。 

主線程處理消息： 

這裏是經過EventHandler的handleMessage函數處理的，其中收到的Message對象中what值爲一的消息就是發送給它的，而後把消息裏面附帶的字符串在TextView上顯示出來。 


1.5.2.其餘線程給主線程發送消息示例 

其餘線程發送消息（這裏是說不使用Runnable做爲callback的消息）： 

首先 postRunnable設爲false，表示不經過Runnable方式進行消息相關的操做。而後啓動線程noLooerThread，而後以主線程的Looper對象爲參數創建EventHandler的對象mNoLooperThreadHandler，而後獲取一個Message並把一個字符串賦值給它的一個成員obj，而後經過mNoLooperThreadHandler把消息發送到主線程的MessageQueue中。 

主線程處理消息： 

這裏是經過EventHandler的handleMessage函數處理的，其中收到的Message對象中what值爲二的消息就是上面發送給它的，而後把消息裏面附帶的字符串在TextView上顯示出來。 

1.5.3.其餘線程給本身發送消息示例 

其餘線程發送消息： 

其餘非主線程創建後沒有本身的Looper對象，因此也沒有MessageQueue，須要給非主線程發送消息時須要創建MessageQueue以便接收消息。下面說明如何給本身創建MessageQueue和Looper對象。從OwnLooperThread的run函數中能夠看見有一個 Looper.prepare()調用，這個就是用來創建非主線程的MessageQueue和Looper對象的。 

因此這裏的發送消息過程是創建線程mOwnLooperThread，而後線程創建本身的Looper和MessageQueue對象，而後根據上面創建的Looper對象創建對應的EventHandler對象mOwnLooperThreadHandler，而後由mOwnLooperThreadHandler創建消息而且發送到本身的MessageQueue裏面。 

其餘線程處理接收的消息： 

線程要接收消息須要在run函數中調用Looper.loop()，而後loop函數會從MessageQueue中取出消息交給對應的Handler對象 mOwnLooperThreadHandler處理，在mOwnLooperThreadHandler的handleMessage函數中會把 Message對象中what值爲三的消息（上面發送的消息）在Log中打印出來，能夠經過Logcat工具查看log。 

1.5.4.其餘線程以Runnable爲消息參數給主線程發送消息示例 

其餘線程發送消息（這裏是說使用Runnable做爲callback的消息）： 

首先 postRunnable設爲true，表示經過Runnable方式進行消息相關的操做。而後啓動線程noLooerThread，而後以主線程的Looper對象爲參數創建EventHandler的對象mNoLooperThreadHandler，而後獲取一個Message並把一個字符串賦值給它的一個成員obj，而後經過mNoLooperThreadHandler把消息發送到主線程的MessageQueue中。 

主線程處理消息： 

主線程收到上面發送的Message後直接運行上面Runnable對象中的run函數進行相應的操做。run函數經過Log打印一個字符串，能夠經過Logcat工具查看log。 


1.5.5.主線程給其餘線程發送消息示例 

主線程發送消息： 

這裏首先要求線程receiveMessageThread運行（在onCreate函數中完成），而且準備好本身的Looper和 MessageQueue（這個經過ReceiveMessageThread中的run函數中的Looper.prepare()調用完成），而後根據創建的Looper對象初始化Handler對象mOtherThreadHandler。而後在onClick的case 105中由mOtherThreadHandler創建一個消息（消息中有一個字符串對象）而且發送到線程receiveMessageThread中的 MessageQueue中。 

其餘線程處理接收的消息： 

線程要接收消息須要在run函數中調用Looper.loop()，而後loop函數會從MessageQueue中取出消息交給對應的Handler對象mOtherThreadHandler處理，在mOtherThreadHandler的handleMessage函數中會把Message對象中的字符串對象在Log中打印出來，能夠經過Logcat工具查看log。