重学Android之----Android消息机制系列(一)

zuoz
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前言

本章主要讲述的内容是Android的消息机制。从开发的角度来讲，Handler是Android消息机制的上层接口，在使用这个开发过程中只需要和Handler交互即可。Handler的使用过程比较简单，通过Handler可轻松将一个任务线程切换到Handler所在的线程。

很多人认为Handler的作用就是更新UI，更新UI只是Handler的一个使用场景，例如：你在进行一些耗时操作，网络请求、读写文件等，当操作完成之后，我们可能需要更新UI，但是由于Android的限制，更新UI只能在只能在主线程中执行，否则就会抛出异常，这时候Handler就可以讲UI的操作回到主线程中执行。

本质来说，Handler不是专门用跟新UI的，他只是能用来更新UI

Android消息机制主要是Handler的运行机制，在我们了解Handler运行机制之前我们先了解一下，在Handler中几个角色

Handler中角色

在Handler消息机制中，有几个不得不提的几个组成元素：Handler、Looper、MessageQueue、Message。

  • Handler
    Handler的主要作用是发送和处理消息

  • MessageQueue
    用来存储消息的队列，采用单链表的数据结构

  • Looper
    是一个循环，负责检查消息队列中是否有消息，并负责取出消息

  • Message
    消息的载体

Handler的运行机制需要底层的MessageQueue和Looper的支撑。MessageQueue它虽然叫消息队列，但是内部存储结构并不是真正的队列，而是采用单链表的数据结构来存储消息列表。Looper就是一个循环，由于MessageQueue只是一个消息的存储单元，存储的就是Message，但是自己不能处理消息，Looper就填补了这个处理消息的功能，Looper就会以无限循环的方式来遍历MessageQueue是否有新的消息处理，有的话就会调用绑定的Handler进行处理，否则就一直等待。

Android消息机制的概括

上面我们简单的讲了Handler、MessageQueue和Looper的工作过程，这三个实际是一个整体，只不过我们在开发过程中，接触到比较多是Handler而已。Handler主要作用是讲一个一个任务切到某个指定的线程中执行，前面我也这说了，在Android开发的要求中更新UI必须要在住线程中，否则会抛出异常。那么校验是够在主线程是怎么实现的呢？校验工作时再ViewRootImpl的checkThrad方法：

final Thread mThread;
public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
  mThread = Thread.currentThread();
} 

void checkThread() {
  if (mThread != Thread.currentThread()) {
      throw new CalledFromWrongThreadException(
              "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
  }
}

针对checkThread()方法中抛出的异常信息，我们在开发的过程中应该都遇到过吧，就是由于这个限制，因为有了这个限制，所以我们在更新UI必须在主线程中，但是Android中有不建议在主线程中进行耗时的操作，否则就是出现ANR(无响应)的提示。所以我们在进行耗时操作的时候需要再子线程，当我们更新UI的时候再通过Handler回到主线中，这就是系统为什么提供Handler，主要原因就是解决在子线程中无法更新UI的问题。

不管是runOnUiThread()、RxJava还是协程底层都是通过Handler来实现线程切换的

我们往后衍生一下，我们知道Android不允许在子线程中更新UI，那这个设计是为什么呢？这是因为在Android中UI不是线程安全的。如果在多线程中并发访问可能导致UI控件处于预科预期的情况。为什么不上锁？上锁就会影响性能，也会让逻辑变得复杂，所以采用了简单和高校的方法：采用单线程(主线程)来处理UI，对于开发也就使用Handler这个简单一举两得。

Handler的工作原理简单概括

我们描述一下Handler的工作原理。Handler创建的时候会采用当前的Looper来构建的内部的循环系统。如果当前线程没有Looper就会抛出异常：

public Handler(@Nullable Callback callback, boolean async) {
   ...
    mLooper = Looper.myLooper();
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
                    + " that has not called Looper.prepare()");
    }
   ...
}

解决这个问题其实很简单，只需要创建一个Looper即可，或者在创建Handler的时候传入一个Looper也可以。具体会在后面的章节详细。

Handler创建完成后，这个时候其内部就会一个消息系统，Looper和MessageQueue就可以和Handler一起工作了。

我们知道Handler发送消息有两个send和post方法，我们先看一下源码：

public final boolean postDelayed(@NonNull Runnable r, long delayMillis) {
//这里我们看到postDelayed还是调用自身的sendMessageDelayed，我们接着去看sendMessageDelayed
    return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}

public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
    if (delayMillis < 0) {
        delayMillis = 0;
    }
    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

我们发现psot内部调用的也是send来完成的。我们来看一下send的工作过程。当我们调用send时候，它会调用MessageQueue的enqueueMessage方法将这个消息放入消息队列中，然后Looper就会发现有新的消息，Looper就会处理这个消息，最终消息中的Runnable或者Handler的handleMessage就会被调用。

注意：Looper运行是在Handler创建所在的线程中，这样一来Handler中的业务逻辑就被切换到创建Handler所在线程中去执行

我们看一下流程图：

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