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Android Handler 消息循环机制

news 2025/9/6 1:42:51

核心角色先登场

首先，你要认识这个机制里的几个核心演员：

Handler（处理者）：你通常直接打交道的对象。负责发送消息 (sendMessage) 和处理消息 (handleMessage)
Message（消息）：一个包含描述和任意数据对象的容器。它的 what 字段是标识，obj 字段可以携带数据
MessageQueue（消息队列）：一个单向链表，用来按时间顺序存储所有待处理的 Message。关键特性：它内部是空的（没有消息）或到达下一个消息的执行时间时，会使线程进入休眠状态以节省CPU资源
Looper（循环器）：整个机制的心脏。它在一个线程内死循环，不断地从 MessageQueue 中取出 Message，并分发给对应的 Handler 进行处理

一个生动的比喻：快递系统

可以把它比作一个公司的快递系统：

线程(Thread)
○ → 整个公司
Looper
○ → 公司里 24 小时不停业的、只有一个员工的快递分发中心。这个员工的工作就是不停地查看有没有新包裹
MessageQueue
○ → 快递分发中心里的、带有自动定时功能的传送带（队列）。包裹按预计送达时间排序。如果传送带是空的，或者下一个包裹还没到预定时间，传送带就暂停（线程休眠）
Handler
○ → 公司里的各个部门（如市场部、财务部）。每个部门都有一个专属的收件地址
Message
○ → 包裹。包裹上必须写明收件地址（target，即哪个 Handler）和里面是什么（what, obj）

工作机制详解（从Java到Native）

现在，我们跟着流程，看看这套系统是如何协同工作的

第 1 步：创建 Looper 和 MessageQueue（准备快递中心）

一个普通的线程默认是没有开启消息循环的（它的 Looper 和 MessageQueue 都是 null）。你需要手动调用 Looper.prepare() 和 Looper.loop() 来为它装备上这套机制

// 在一个子线程中
class WorkThread extends Thread {public Handler mHandler;@Overridepublic void run() {// 1. 调用 prepare()Looper.prepare(); // 2. 创建Handler，它会自动绑定到当前线程的LoopermHandler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {// 在这里处理消息}};// 3. 启动循环，开始处理消息Looper.loop();}
}

Looper.prepare() (Java层)：
○ 检查当前线程是否已经有一个 Looper 了（一个线程只能有一个 Looper）
○ 如果没有，就创建一个新的 Looper 对象
○ 在创建 Looper 的构造函数里，会创建一个至关重要的 MessageQueue 对象 (new MessageQueue())
○ 这个 Looper 对象会被存储到线程的局部变量 (ThreadLocal) 中，这样每个线程都能访问到自己独有的 Looper
new MessageQueue() (Java层)：
○ 它的构造函数做了一件关键的事：调用一个 Native 方法 nativeInit()
○ 这里，我们从 Java 层进入了 Native 层 (C++/C)
nativeInit() (Native层)：
○ 在 Native 层，同样会创建一个 NativeMessageQueue 对象
○ 这个 NativeMessageQueue 也会创建一个核心中的核心—— Looper (Native Looper)
○ 这个 Native Looper 利用了 Linux 系统的 epoll 机制。epoll 是一种高效的 I/O 事件通知机制，它可以监控多个文件描述符（fd）上的事件
○ 在这里，Android 创建了一个事件管道 (Event FD)，包括一个“读端”和一个“写端”。这个管道就是用来实现线程休眠和唤醒的
○ Native 的 Looper 会监控这个管道的读端。当没有消息或消息还没到执行时间时，线程就会在 epoll_wait() 调用上进入休眠状态

至此，你的线程（公司）已经拥有了一个功能完备的“快递中心”（Looper + MessageQueue），并且中心里的“传送带”（MessageQueue）已经通过一根特殊的“能源管”（Event FD）连接到了Native层的“总控开关”（epoll）上

第 2 步：发送消息（各部门寄送包裹）

// 在任何地方，比如UI线程
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 100;
msg.obj = "Some data";
workThread.mHandler.sendMessage(msg);

handler.sendMessage(msg) 最终会调用到 MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)
这个方法会将消息按照执行时间（when）的顺序插入到消息队列（链表）的正确位置
在插入过程中，如果发现队列之前是空的，或者新插入的消息是下一个要执行的“队头”消息，并且队列当前正处于休眠状态，那么它就需要唤醒队列
如何唤醒？ 它调用一个 Native 方法 nativeWake(mPtr)
nativeWake() (Native层)：
○ 这个方法拿到与 Java MessageQueue 对应的 NativeMessageQueue
○ 然后通过 Native Looper，向我们在第 1 步创建的那个“事件管道”的写端写入一个数据
○ 这个写入操作会立即触发 epoll 监控到事件，导致正在 epoll_wait() 上休眠的线程被唤醒，继续工作

第 3 步：循环处理消息（快递中心开始工作）

Looper.loop() (Java层)：
○ 这是一个死循环 for (;;)
○ 在循环内部，它调用 MessageQueue.next() 来获取下一条要处理的消息
MessageQueue.next() (Java层)：
○ 这个方法内部也是一个循环
○ 它首先检查是否有消息到达了执行时间
○ 如果没有消息或消息没到期：它会调用 Native 方法 nativePollOnce(ptr, timeoutMillis)，让线程进入定时休眠
nativePollOnce() (Native层)：
○ 这个方法最终会调用到 Native Looper 的 pollOnce()
○ pollOnce() 内部又调用 pollInner()，而 pollInner() 的核心就是 epoll_wait() 系统调用
○ 线程就是在这里休眠的。它的休眠时间由下一个消息的执行时间决定（timeout）。如果在休眠期间，有新的消息被 enqueueMessage（比如一个需要立即执行的消息），nativeWake 会写入数据，epoll_wait() 会立即返回，线程被唤醒
○ 如果休眠超时（即到了下一个消息该执行的时间），epoll_wait() 也会返回
取消息与分发：
○ 一旦 next() 方法返回了一个 Message（无论是被唤醒还是超时），Looper.loop() 就会拿到这个消息
○ 然后调用 msg.target.dispatchMessage(msg)。这里的 msg.target 就是发送这个消息的 Handler
○ 最终，消息会一路被传递到你重写的 handleMessage() 方法中，得到处理
回收消息：
○ 处理完后，loop() 会调用 msg.recycleUnchecked()，将消息放回全局的消息池中，实现复用，避免频繁创建对象造成GC