Android 的异步消息处理机制

前言

Android中的异步消息处理机制主要有四部分：Message、Handler、MessageQuene、Looper。这一消息处理机制也称为Handler机制。Handler机制是支撑整个Android系统运行的基础，本质上是因为Android系统是由事件驱动的，而处理事件的核心就在于Handler机制。

Messgae

Messgae是在线程间传递的信息，它可以携带少量的信息以便在线程之间传递。

message.what	 // 标识是哪条信息
message.arg1 	 // 存放整型数据
message.arg2     // 存放整型数据
message.obj		 // 存放任意对象

• 生成Message

  Handler h = new Handler();
  ...
  Message m1 = new Message();
  Message m2 = Message.obtain();                //推荐使用，消息池
  Message m3 = h.obtainMessage();		//推荐使用，消息池
  

使用消息池获取 Message 实例，并不一定直接创建新实例，而是先在消息池中先看是否存在可用实例，存在则直接取出并返回该实例。

Handler

Handler作为线程间消息的处理者，主要用于发送和处理消息。

• 构造方法

  Handler()
  Handler(Callback)
  Handler(Looper)
  Handler(Looper, Callback)
  

  其中前两个不传入Looper的构造方法已被废弃(Android 11，R)。官方解释是在Handler的构造中隐式指定Looper可能会导致错误发生。Handler中引用的是哪个线程的Looper，就在哪个线程中处理消息。

• 使用方法

  • 在主线程中创建一个Handler，然后在子线程中使用它
  • 在子线程中创建一个运行在主线程中的Handler并使用它
  • 新建一个静态内部类，将Activity作为弱引用放到Handler中使用(推荐使用)

• 常用函数

  • sendMessage(Message)：将消息对象发送到消息队列MessageQuene中，将自身(Handler)的引用传递给Message的目标处理器target，调用MessageQueue的enqueueMessage方法
  • handleMessage(Message)：根据消息的标识，进行消息的处理。继承Handler类新建Handler时，需要重写此方法。

MessageQueue

MessageQueue是一个消息队列，用于存放消息，其内部通过单链表的数据结构来维护消息列表。消息经过Handler发送至这里之后，等待被处理。MessageQueue由Looper对象进行管理，不需要手动创建。每个线程只有一个MessageQueue对象。

MessageQueue在Handler的构造函数中被赋值，赋值对象为Looper，Looper对象有一个字段是 MessageQueue。是可以通过Looper.myQueue()获取当前线程的 MessageQueue。

• enqueueMessage(Message, long)方法作用
  • 获取队列头
  • 如果消息不需要延时(long参数)，或者消息(传入的Message)的执行时间比头部消息早，或者当前队列是空的，就插到队列头部
  • 如果不是以上的情况，需要将当前消息插入到消息队列的中间位置，通过遍历整个队列，当队列中某个消息的延时比当前消息晚时，将当前消息插入到这个消息的前面。由此得知，消息队列是一个依据“执行时间先后”链接起来的单向链表。

Looper

Looper作为MessageQueue的管理者，是消息循环的核心，不断从其MessageQueue对象中获取消息。在Handler的前两个构造函数中，Handler通过Looper.myLooper方法获取到了Looper对象，但也有可能获取失败，所以后两个构造中的Looper参数就显得十分重要。线程和Looper一一对应，每个线程只有一个Looper。除了主线程有默认 Looper以外，其他线程默认没有 Looper 对象。要想让新创建的线程拥有Looper，应先调用 Looper.prepare()、再调用Looper.loop()。可以使用HandlerThread类创建新线程，该类创建的新线程（非主线程）也含有Looper对象。

主线程由ActivityThread类创建，ActivityThread类（中的main方法）也是整个App的入口，主线程Looper也是在此处创建的。主线程Looper可以通过Looper.getMainLooper()获取。当前线程Looper可以通过Looper.myLooper()获取。

Looper分发消息，是通过一个方法为Looper.loop() 的死循环执行的。在该死循环中，Looper不停地从其MessageQueue对象中获取消息。获取到消息后，根据其target(Handler)的dispatchMessage去分发消息。消息先分发给Message的Callback，未定义的情况下会在分发给Handler的CallBack(从Handler的构造中有所体现)，此处的回调与直接声明Handler时相同的是，都要重写handleMessage()方法。

也就是说，主线程Looper获取到Message后，根据Message的target字段找到了发送消息的Handler，紧接着调用了Handler的handleMessage方法。在此处，不论Handler在那个线程被创建，主线程Looper只在主线程调用Handler的handleMessage方法，这样也就完成了线程的切换——“子线程返回主线程”。

ANR 与 Looper

在Linux操作系统上执行一些命令，一般来说程序运行完毕后终端返回信息然后程序都会直接退出。Android应用打开后，不会自己退出的原因就是因为程序还在运行，即使程序中“不写代码”。此处程序的运行，具体到代码中，就是Looper.loop()这个死循环方法，这个方法阻塞了主线程，使得程序一直运行不会退出。

整个Android系统中，驱动程序运行的大部分都是事件，这些事件都作为Message被发送到了MessageQueue中，由Looper进行分发，然后再进行处理。

ANR是Application Not Resopnding，也就是程序无响应，通常是由于在主线程做了耗时操作导致的，其本质不是阻塞了主线程，而是阻塞了主线程Looper的loop()方法，导致loop()无法从MessageQueue中获取消息，进而出现了ANR事件。

Handler 导致的内存泄漏问题

内存泄漏就是说该回收的对象没有回收。倘若直接在Activity中声明一个匿名Handler，Android Studio 就会这样提示：

This Handler class should be static or leaks might occur (anonymous android.os.Handler)

发生这件事的原因是，Java中非静态内部类会引用外部类对象。当Activity在1s内退出时，由于Handler会被Message持有，而Handler作为内部类的实例又会持有Activity，导致Activity退出时无法被回收，产生内存泄漏。

解决办法：

• 新建一个静态内部类继承Handler，将Activity作为弱引用放到Handler中使用
• 页面退出的时候，在 onDestroy 中，调用 Handler 的 removeMessages 方法，将所有的消息 remove 掉，这样也能消除持有链