Android Handler 消息处理机制

看到这篇文章写于 2017.4.16，基于源码做了整理和分析，只能说仅写了表面的处理流程，知道 What 和 How，至于为何这样子设计以及一些深层的知识点并没有涉及。今天是 2022.4.6 日，重点整理一下 Why 与之前不清楚的点。

大纲

什么是异步消息处理线程
Looper、MessageQueue、Message、Handler 源码分析与工作原理
关于 Handler 几大关键问题
源码流程分析：消息如何入队？如何出队被处理？消息队列何时被阻塞、何时被唤醒？阻塞唤醒机制如何？IdleHandler 何时被调用？loop 是否可停止？Message 如何实现回收和重复利用？

一、概述

Android消息机制主要是指 Handler 的运行机制以及 Handler 所依赖的 MessageQueue 和 Looper 的工作过程。

在具体谈论这三者之间关系之前，先来了解一下什么叫 异步消息处理线程。

异步消息处理线程 启动后会进入一个无限的循环体之中，每循环一次，从其内部的消息队列中取出一个消息，然后回调相应的消息处理方法，执行完成后继续循环。当消息队列为空是，线程就会被阻塞等待。

这里无限循环和取消息是通过 Looper 来实现，消息队列指的就是MessageQueue，实为单链表，用来存放消息Message，Handler便是用来处理消息的。

Looper是一个特殊的概念，将一个普通线程变成一部消息处理线程就必须使其拥有 Looper，若需要使用 Handler 就必须为线程创建 Looper 。例如常用的主线程，也即UI线程，对应 ActivityThread，在其 main() 方法中创建时就会初始化 Looper，这也是在主线程中能使用 Handler 的原因。（详情可查看源码：ActivityThread.main()）

如下为创建异步消息处理线程的示例代码：

Class LooperThread extends Thread {
    private MyHandler mHandler;
    class MyHandler extends Handler {
        public MyHandler(String name) {
            super(name);
        }
        
        @override
        public void handleMessage(Message msg) {
            // 处理消息
        }
    }
    
    @override
    public void run() {
        Looper.prepare();
    
        // do some initialization
        mHandler = new MyHandler();
        
        Looper.loop(); // 循环取消息
    }
}

接下来分别介绍下 Looper、MessageQueue 以及 Handler 的工作原理，对上述有疑问的，可继续查看以下内容。

二、关键流程分析

1、代码流程

一般我们在主线程使用 Handler 时，只需要构建消息，然后发送消息，然后 Handler 回调中处理消息。

    Handler handler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            
        }
    };
    
    private void sendMessage() {
        Message msg = Message.obtain();
        handler.sendMessage(msg);
    }

前面也说到，ActivityThread 是异步消息处理线程，在其 attach() 方法中创建了 Looper 并且调用 Looper.loop() 使主线程无限循环，把各个关键类构建并相互关联的逻辑可简单抽象如下：

// 1. Thread.run() 创建 Looper 并存放到 ThreadLocal 中
Looper.prepare(); => sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); quitAllowed 默认为 true

// 2. new Looper() 构造时创建 MessageQueue
new Looper(quitAllowed); => mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);

// 3. new Handler() 构造时关联 Looper 有 MessageQueue
new Handler(); => mLooper = Looper.myLooper(); mQueue = mLooper.mQueue;  mAsynchronous = async;

// 4. Looper.loop() 循环中，获取当前线程的 Looper，然后在其 MessageQueue 中取出 Message 消息，通过 msg.target.dispatchMessage(msg); 分发给 Handler 进行处理
Looper.loop() => Looper me = myLooper(); Message msg = me.mQueue.next(); msg.target.dispatchMessage(msg);
 
// 5. handler.sendMessage(Message)发送消息入队流程
Handler.sendMessage(Message); => msg.target = this; mQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

// 6. 队列取消息&分发处理流程
Looper.loop(); => mQueue.next(); msg.target.dispatchMessage(msg);

整理类设计关系如下：

一个 Thread 对应一个 Looper，并通过 ThreadLocal 保存一一对应关系；
一个 Looper 对应一个 MessageQueue，MessageQueue 维持 Message 消息队列；
Thread 与 Handler 是一对多关系，Looper 与 Handler 也为一对多关系，反之不行（因为 Looper.prepare() 判断一个线程只能有一个 Looper）；

总结就是，Thread、Looper、MessageQueue 是一对一关系，与 Handler 是一对多关系。

通过这些关系，可以看出这套流程就是 生产者-消费者模式，生产者为 Handler，消费者为 Looper，MessageQueue 则为中间队列。生产者可以有多个，但是消费者只有一个，消息队列也只有一个。

2、关键问题

1. Handler 设计理念与作用。

Handler 的意义就是为「切换线程」而存在，为解决子线程无法访问 UI 问题。常见使用场景：

跨进程界面消息处理，AMS 中 Binder 线程与 ApplicationThread 通过 Handler 将消息丢给主线程处理。
网络请求，子线程切换到主线程。

2. 为啥不建议子线程更新 UI ？

降低 UI 访问效率。必然涉及到线程安全问题。若存在线程安全，则必然会有加锁阻塞，如此可能会在用户操作时，因为阻塞导致体感卡顿，体验差问题。
UI 处理复杂化。UI 创建与更新，本身简单逻辑，加锁后会整复杂。

分析：从「单线程模型」去理解，常见的 GUI 还有 Swing、Flutter 都是 单线程事件驱动。
从《Java 并发编程实战》第9章有给出 “为什么 GUI 是线程的” 解说：

早期的 GUI 应用程序都是单线程，且在 GUI 事件在 “主事件循环” 进行处理。

当前 GUI 框架模型略有不同，“在模型中创建一个专门事件分发线程来处理 GUI 事件”。
为何如此设计？因为多线程 GUI 框架，很容易出现「竞态条件和死锁」导致的稳定性问题。

死锁一方面在于，输入事件处理过程与 GUI 组件的面向对象模型直接会存在错误的交互。

用户操作，犹如 “气泡上升”，从操作系统传递给应用程序，而应用程序引发的动作，又如 “气泡下沉” 从应用程序返回到操作系统，如修改背景色触发系统绘制，如此要保证每个对象是线程安全的，避免顺序不一致。

另一方面，基于 MVC 模块分层设计，也会存在不一致锁定顺序的风险，如此也会出现死锁。

单线程 GUI 框架通过「线程封闭」机制来实现线程安全性，所有 GUI 对象都被封闭在事件线程中访问。

但是串行也有劣势，主要在于若事件链某一节点处理耗时严重，就会出现所谓的 ANR 。

3. Handler 如何实现线程切换？

说线程切换，不要认为真就线程切换，实际是指 “把子线程得到的消息数据” 通知给 “主线程”，“主线程” 获取到消息后再处理。本质上就是一个在子线程生产，主线程消费的流程，中间通过消息队列实现数据共享。

简单理解，子线程发送消息，存到了 MessageQueue 中，主线程不停从 MessageQueue 取消息处理。【生产者-Handler；消费者-Looper 】

4. Loop 不会导致死循环原因。

第一点，主线程本身是要一直运行下去，因为要处理各个 View、界面变化，所以需要这个死循环保证程序一直运行，不会退出。【可参考 Java 应用程序执行完 main 就直接死掉了，但是开启个后台循环打印程序会一直存活】

第二点，真正会导致卡死的地方，在于处理某个消息耗时过久，导致掉帧、ANR，而不是 loop 本身。

第三点，主线程外，还有 Binder 线程会处理进程间通信消息，收到该类消息会交给 Handler 进行消息分发，所有 Activity 生命周期都是依靠主线程的 Looper.loop() 。

第四点，没有消息时，loop() 会阻塞，但是基于 epoll 机制，此时主线程会释放 CPU 进入休眠状态，直到下个消息到达，所以不会浪费 CPU 资源。

5. Handler 发送消息的几种方式？如何加入到队列中？

主要有两种发送方式：send 形式与 post 形式。

Message msg = Message.obtain();

// 1、send 方式，Message.callback = null
handler.sendMessage(msg);
handler.sendMessageAtTime(msg, System.currentTimeMillis());
handler.sendMessageDelayed(msg, 1000);

// 2、post 方式，Message.callback = Runnable
handler.post(() -> { });
handler.postDelayed(() -> { }, 1);

两者区别在于通过 next() 取出消息后，执行 msg.target.dispatchMessage() 分发消息时，

send 方式，最终回调给 handlerMessage() 方法处理消息；
post 方法，最终回给 post 的 Runnable.run() 方法处理。
优先级为：msg.callback != null，则执行 msg.callback.run(); 否则为 handler.handleMessage(); 。

对于消息入队管理逻辑，MessageQueue 为单链表，链表节点为 Message 对象，Message 拥有 next 指针，通过该指针对消息进行排队。如何确定消息的优先级？

在 MessageQueue 中没有优先级的概念，只有执行时间早晚的概念，入队时，会根据执行时间进行排序，先执行的排前面，后执行的则插入到指定位置。发送消息有直接发送与延时发送，通过Message.when 属性确定消息执行时刻，计算公式：msg.when = SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis; 真正对msg.when 进行赋值是在下方入队方法中。
mQueue.enqueueMessage() 中通过比对 msg.when，找到插入的位置则结束 for 死循环。

6. 如何理解同步屏障？

要理解这个问题，必须要知道 Handler 处理的消息类型，根据源码可把消息分为三类：

同步消息，也即为一般消息，平常发送的都是这类；
异步消息，Message 通过其 public void setAsynchronous(boolean async) 设置消息为同步还是异步的，判断是否异步消息使用 isAsynchronous()，所以可以在创建 Message 消息时设置该异步标签，另外 Handler 拥有 boolean mAsynchronous 属性，若 Handler 仅处理异步消息，则入队那一刻，该 Message 就会标记为异步的。
同步屏障消息，若消息是通过 mQueue.postSyncBarrier() 方法入队的，则为同步屏障消息，通过 final int token = mNextBarrierToken++; msg.arg1 = token; 标记，该类消息是没有 obj 的。

表格对比如下：

7. 如何理解阻塞唤醒机制？

入队时，若当前队列被阻塞，此时队列为空 || 首节点为同步屏障消息&&入队消息刚好是异步消息，则需要被唤醒，方法调用：MessageQueue.nativeWake(mPtr);；
出队时，若队列无消息 || 未到消息执行时间，则调用 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); 进行阻塞。前者阻塞时间 nextPollTimeoutMillis=-1 表示一直阻塞，当有消息时被唤醒；后者 nextPollTimeoutMillis=msg.when - now ，到达执行时间被唤醒。

上述两个 native 方法，基于 Linux 的 I/O 多路复用 epoll 机制实现，原理待定。文章：

Android消息机制2-Handler(Native层) —— Gityuan http://gityuan.com/2015/12/27/handler-message-native/
IO多路复用之epoll总结 —— https://www.cnblogs.com/Anker/p/3263780.html

参考文章：

Handler 二十七问：https://mp.weixin.qq.com/s/63zHksIEEgm3PFNLtxIUrg
Handler 问题集：https://www.wanandroid.com/wxarticle/list/408/1?k=Handler

三、关键流程分析

1、生产者 - 消息入队

流程：发送消息 -> 入队：send()/post() -> enqueueMessage
无论是哪一种类型的消息，入队都是根据 msg.when 进行排队插入。消费时才会有内存屏障消息优先处理的逻辑。

2、消费者 - 消息出队

流程：next() -> dispatchMessage() 处理消息

3、阻塞与唤醒

流程：for 死循环 CPU 空转，资源利用率优化：无消息一直阻塞或未到执行时间，则阻塞直到有消息或执行时间到了，重新唤醒。

4、loop 死循环结束

两种结束方式：安全结束，等待延时消息处理完再清空队列消息；非安全结束，直接清空队列所有消息。「注意：队列是否允许 quit，在创建消息队列时通过 mAllowedQuit 标记，主线程是为 false 不允许停止，当然如果 mAllowedQuit = true，然后调用 quit() 就会抛异常：Main thread not allowed to quit. 」
对于已经停止的 loop，再次 enqueue 入队会抛 IllegalStateException 异常：${msg.target} sending message to a Handler on a dead thread；next() 取消息，发现若 mQuitting 了，就调用 dispose() 释放队列资源。

5、Message 资源回收和重复利用

消息回收时机：

从队列中取出并且被 dispatch 处理了，回收方法：msg.recycleUnchedked();
主动回收，系统源码中有些直接通过 recycle() 主动回收。

回收复用流程：

四、类设计理念

关键类图如下：

1、Looper 的工作原理

Looper 在 Android 的消息机制中扮演着消息循环的角色，具体来说就是一直不停地从 MessageQueue 中查看是否有新的消息，若有就立即取出处理，没有就会阻塞直到有新的消息。以下主要介绍的Looper 的 prepare()、构造和 loop() 方法。

1.1 Looper.prepare() 方法

源码如下：

public static void prepare() {
    prepare(true);
}

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    if (sThreadLocal.get() != null) {
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

首先会查看判断当前线程已经创建了 Looper ，如果已经创建了再次调用 prepare() 方法，就会抛异常，说明一个线程只会创建一次Looper；如果不存在，就创建一个 Looper 对象，并存放到 sThreadLocal 中。

Note: 简单介绍一下 sThreadLocal 这个 ThreadLocal 成员变量。

ThreadLocal是一个线程内部的数据存储类，通过它可以在指定的线程中存储数据，数据存储后，只有在指定的线程中可以获取到存储的数据，对于其他线程就无法获取到数据，也即 Looper 的作用域是以线程为作用域并且不同的线程拥有不同的 Looper，可通过 ThreadLocal 实现 Looper 在不同线程中的存取。
这里要记住一个线程只对应一个 Looper对象，如果在主线程中创建，就属于主线程，在子线程中创建就属于子线程。

1.2 Looper构造方法

源码如下：

private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

在构造方法会创建一个 MessageQueue，也即消息队列，然后将当前的线程保存起来，也即保存创建 Looper 的线程。

1.3 Looper.loop() 方法

主要代码如下：

public static void loop() {
    // 从 sThreadLocal 中取出 Looper 对象
    final Looper me = myLooper();
    // 为空，代码当前线程没有主动调用 prepare() 方法
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    // 取出 Looper对应的 MessageQueue消息队列
    final MessageQueue queue = me.mQueue;
    // 开始执行无限循环
    for (;;) {
        // 从队列中取出一个Message 消息，next()在队列中没有消息时会阻塞操作
        Message msg = queue.next(); // might block
        // 这里当取出的消息为空时，是跳出循环的唯一条件
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
        final long traceTag = me.mTraceTag;
        if (traceTag != 0) {
            Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
        }
        try {
            // msg.targert为Handler对象，最初由 Handler.sendMessage()发送的消息，最终交由Handler 处理
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }

        msg.recycleUnchecked();
    }
}

Q：loop() 退出循环的唯一条件是从消息队列中取出的消息为 null，那么何时才会为 null 呢？
A：虽然 mQueue.next() 是一个阻塞方法，当队列中没有消息时，会一直阻塞，当主动调用 Looper.quit() 和 quitSafely(boolean) 方法时，就会调用 MessageQueue.quit() 方法，通知消息队列退出，当消息队列被标记为退出状态时，它的 next() 方法就会返回 null。
Q：msg.target.dispatchMessage() 实际上是交给 Handler 处理，那么怎样交由对应的线程来处理呢？这个问题等到 Handler 工作原理时来解答。

2、Handler 的工作原理

Handler 的主要工作包括消息的发送和接收。消息的发送可以通过 post 的一系列方法以及 send 的一系列方法，不过最终都是通过 send 来实现的。

2.1、Handler.sendMessage() 方法

我们经常会使用这样的方式发送一条消息：

Message msg = new Message();
msg.what = 0x11;
msg.obj = "Hello, world !";
handler.sendMessage(msg);

查看 sendMessage() 方法源码可知，所有的 send() 和 post() 最终都会调用 handler.enqueueMessage(mQueue, msg, updateMillis) 方法，继续查看该方法源码如下：

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    // 设置 Message的 target成员变量为 Handler.this，将 Handler 和该 Message 绑定在一起
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    // 调用 MessageQueue 的进队方法
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

从上可知，Handler 发送消息的过程仅仅是向消息队列中插入一条消息，MessageQueue的 next() 方法就会返回这条消息给 Looper，Looper 收到消息就开始处理，最终消息由 Looper 交由 Handler 处理，也即 <code>msg.target = handler.dispatchMessage() </code>方法被调用，这是消息就进入处理阶段。

2.2、Handler.dispatchMessage() 方法

消息处理方法dispatchMessage() 对应源码如下：

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

处理过程如下：
（1）首先，检查 Message 的 callback 是否为 null，不为 null，就调用 handleCallback(msg) 方法处理消息。

Message 的 callback 为 Runnable 对象，实际上是通过 Handler.post(Runnable) 传递而来的，这里会调用 <code>Message getPostMessage(Runnable r)</code> 方法来给 msg 的 callback 赋值；
handleCallback(msg) 方法逻辑只是执行：<code>message.callback.run();</code>

（2）其次，检查 mCallback 接口是否为 null，不为 null，就回调 mCallback.handleMessage() 方法。

这里提供接口回调方法，就可以不用派生一个子类重写 handleMessage() 方法，可以直接回调 mCallback 的 handleMessage() 方法。

（3）最后，调用 handle.handleMessage() 方法来处理消息，也即当派生了子类时需要重写该方法。

2.3、Handler 构造方法

之前说过，在线程中使用 Handler 就必须先创建 Looper，通过查看 Handler 的构造方法可知，创建 Handler 时需要一个特定的 Looper 作为参数，如果没有传递 Looper 参数，就直接使用 Looper.myLooper() 方式获取。
大家知道，Looper 是作用于线程中的，一个线程仅对应一个 Looper，所以由该 Looper 创建的 Handler 和 MessageQueue 必定也是和该线程一一对应的，这也就能用来说明msg.target.dispatchMessage() 方法在处理消息时，一定也是在对应线程中处理的，也即若是在主线程中创建，则 Handler 对应在主线程中处理消息，若在子线程中创建，就会在子线程中处理消息，此时需要注意在这里是不能进行UI更新操作。

public Handler(Looper looper) {
    this(looper, null, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
    // 因为是从 ThreadLocal 中获取，所以是从创建了 Looper 的线程中获取
    mLooper = Looper.myLooper();
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

3、MessageQueue 的工作原理

消息队列 MessageQueue 主要包含两个操作：插入和读取。读取操作也即取出一条 Message消息，随后这条消息就会从消息队列中移除。
需要注意得是消息队列内部实现并不是队列，而是通过一个单链表来处理的（单链表插入和移除有优势）。

3.1、enqueueMessage(Message, long) 方法

消息Message 创建后，由 Handler.sendMessage()，然后插入到 MessageQueue，主要源码如下：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    // Handler 对象不能为空
    if (msg.target == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
    }
    if (msg.isInUse()) {
        throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
    }

    synchronized (this) {
        // 调用 Looper.quit()实际是调用 mQueue.quit()终止消息循环
        if (mQuitting) {
            IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                    msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
            msg.recycle();
            return false;
        }

        msg.markInUse();
        msg.when = when;
        Message p = mMessages;
        boolean needWake;
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
            // New head, wake up the event queue if blocked.  （单链表操作：若第一次创建，则先创建头结点）
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
            needWake = mBlocked;
        } else {
            // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
            // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
            // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
            Message prev;
            for (;;) {
                prev = p;
                p = p.next;
                if (p == null || when < p.when) {
                    break;
                }
                if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                    needWake = false;
                }
            }
            // 链表操作，插入到当前链表尾部
            msg.next = p; // invariant: p == prev.next
            prev.next = msg;
        }

        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

3.2、Message next() 方法

next() 方法是一个无限循环的方法<code>for(;;)</code>，会出现以下几种情况：
（1）当调用 Looper.quit() -> mQueue.quit() 停止消息循环，直接返回 null；
（2）若消息队列中没有消息，next() 方法就会一直被阻塞（如何判断队列中没有消息呢？根据闲置的Handler 个数来判断，当没有闲置的 Handler 时，就阻塞队列？）；
（3）当有新消息时，next() 方法会返回这条消息并从单链表 / 消息队列中将其移除。
具体代码如下：

Message next() {
    // Return here if the message loop has already quit and been disposed.
    // This can happen if the application tries to restart a looper after quit
    // which is not supported.
    final long ptr = mPtr;
    if (ptr == 0) {
        return null;
    }

    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
            Binder.flushPendingCommands();
        }

        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

        synchronized (this) {
            // Try to retrieve the next message.  Return if found.
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            // ??????找到下一个异步消息
            if (msg != null && msg.target == null) {
                // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    // Got a message.  取出消息并返回
                    mBlocked = false;
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                    msg.markInUse();
                    return msg;
                }
            } else {
                // No more messages.
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }

            // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
            if (mQuitting) {
                dispose();
                return null;
            }

            // If first time idle, then get the number of idlers to run.
            // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
            // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
            if (pendingIdleHandlerCount < 0
                    && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
            }
            if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
                mBlocked = true;
                continue;
            }

            if (mPendingIdleHandlers == null) {
                mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
            }
            mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
        }

        // Run the idle handlers.
        // We only ever reach this code block during the first iteration.
        for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
            final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
            mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler

            boolean keep = false;
            try {
                keep = idler.queueIdle();
            } catch (Throwable t) {
                Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
            }

            if (!keep) {
                synchronized (this) {
                    mIdleHandlers.remove(idler);
                }
            }
        }

        // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
        pendingIdleHandlerCount = 0;

        // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
        // so go back and look again for a pending message without waiting.
        nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
}

4、Message 对象

Message 也即消息实体，实现了Parcelable接口，所以是可用于进程间通信。
首先来讲下如何创建 Message的，官方推荐使用 <code>Message.obtain()</code> 或者 <code>Handler.obtainMessage()</code> 方法来创建 Message 对象，而不建议使用构造方法创建，前者是如果回收池中存在，就直接从已回收的对象池中获取，不用重新分配内存，否则就重新创建，后者直接构造，每次都需要从堆中分配内存，具体实现可看 Message.obtain() 方法：

public static Message obtain() {
    synchronized (sPoolSync) {
        // 如果是第一条消息，就会直接创建
        if (sPool != null) { // sPool为静态Message对象
            Message m = sPool;
            sPool = m.next;
            m.next = null;
            m.flags = 0; // clear in-use flag
            sPoolSize--;
            return m;
        }
    }
    return new Message();
}

sPool 是一个静态Message 对象，它被赋值是在 Message.recycleUnchecked() 方法中，此方法就是回收一个不再 in-use 的 message，消息回收后，就会清除该 Message.this 的所有信息（成员变量值），并且当消息回收池中的消息的 size 没有超过最大数量 MAX_POOL_SIZE = 50 时，会将回收的该条消息保存在 sPool 中。
由此可知一条 Message 从创建到回收的过程如下：
（1）当使用 Message.obtain() 创建消息时，如果是该线程消息队列中的第一条 Message，就会直接 new Message()；
（2）当消息被处理完毕被回收时，会将该条消息的引用保存到 sPool 中，sPoolSize 累计加 1；
（3）当创建第二条消息时，sPool != null，将 sPool 赋值给一个 Message 对象，这样 m就指向了之前回收的对象的内存地址，然后将 sPool 指向下一个被回收的对象，sPoolSize 减 1,，返回对象 m，如此便不用重新申请内存空间。

5、Android 消息处理机制总流程图

消息传递总流程图.png

五、总结

此次针对 Handle 消息处理机制重新做了整体的分析，有些知识重新了解了下，比如同步屏障、阻塞唤醒流程、IdleHandler 作用，当然 epoll 机制还没有去深入了解。基础的知识点可以汇总一下：

异步消息处理整体就是基于「生产者-消费者模式」来设计的，知晓这个理念整体流程就清晰了；
MessageQueue 是一个单链表实现的消息队列，消息是通过 msg.when 进行排队插入；
消息入队的方式决定其处理流程，send、post、posSyncBarrier 几种方式，前两者可并为一般消息（同步、异步），后一种则为同步屏障消息，遇到此类标签，则表明队列中该消息后的第一个异步消息要优先处理，不再遵循队列顺序处理；
队列阻塞与唤醒：当队列为空时，一直阻塞，重新添加消息会被唤醒；当还没有到消息执行时间，则阻塞直到该消息可执行则被唤醒。

最后编辑于：2022.04.07 18:48:44

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