Android消息机制基本原理和使用

在Android开发过程中，我们常常遇到子线程更新UI的需求，例如在子线程进行耗时较长的下载，等下载完成之后，再去更新UI，提示用户下载完成，直接在子线程里更新UI，会得到报错提示：Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views。

Android老手知道这是怎么回事，并且知道解决方案，新手只能去网上找答案，网上的答案告诉我们报错是因为子线程不能直接更新UI线程，也就是主线程的控件，必须通过Android消息机制来更新。略微遗憾的是，网上的答案要么仅仅是罗列了可用方案的代码片段，不知道背后的原理是什么，要么是陷入源码分析的细节中，看完之后的感觉作者早就走远了，我们还在源代码细节中晕头转向。
为此，决定自己写一篇，如果能用通俗语言说明白，表明自己也会了。

2.为什么其他线程不能直接访问UI线程？

要回答这个问题，可以反过来想一想，如果子线程能够访问UI线程会怎样？Android的UI线程是非线程安全，非线程安全是***不对数据进行加锁保护，多线程访问数据时，导致出现数据不一致或者数据污染情况***，例如两个线程同时设置同一个UIView的背景颜色，那么很有可能渲染显示的是颜色A，而此时在UIView逻辑上的背景颜色属性为B，因此假如子线程能直接修改UI控件的话，会导致出现不可预期结果，那么UI线程为什么不设置成线程安全呢？要设置成线程安全需要加锁，即当一个线程访问该类的某个数据时，会对这个数据进行保护，其他线程不能对其访问，直到该线程读取完之后，其他线程才可以使用。但这样做会降低执行效率，如果一个子线程长时间占据着，其他线程只能干等，而UI界面直接面对用户，是Android的门面，首先要保证响应快，越快越好，因此UI线程只能是非线程安全。

既然是非线程安全，又不想让子线程随便修改，只能禁止子线程直接访问UI线程的控件。

既然子线程不能直接访问UI，那怎么实现更新UI呢？这就用到了Android消息机制。

3.Android消息机制

什么是Android消息机制？说白了是跨线程传递信息机制，注意这里是跨线程，不是跨进程，Android里跨进程通信使用Binder，跨线程传递消息使用消息机制，为什么跨线程通信不使用Binder？

我们知道不同进程内存空间是隔离的，而一个进程里不同线程共享内存空间，用日常生活来理解就是，不同进程好比是不同的房子，一个进程是一间房子，而一个进程里包含不同线程，这些线程就像是不同的人，例如你，你父母，你老婆孩子，这些家庭成员同在一个房子里，也就是共享内存空间。

两个进程两间房子，相互之间通信使用电话沟通，而同在一个房间里的不同线程还使用电话沟通效率降低了，这也是为什么不同线程之间不用Binder的原因。

你可能会问，既然家庭成员同在一间房里时，直接面对面喊话不就行了吗，为什么还设计消息机制来沟通，不还是降低效率了吗？这又回到上节里说的，如果直接喊话就响应，让子线程直接访问UI线程，会导致混乱，这可以由日常生活的例子来理解，假设由你掌控遥控器，你老婆想看电影频道，你小孩想看动画频道，你父母想看戏剧频道，如果他们同时提需求，你到底是按哪个频道？为了解决这个混乱问题，你可以设计一个消息机制来应付。

你可以在桌面上放着一个传票叉，谁想看什么节目就把需求写在便笺，然后插到传票叉上，这样有个先后顺序，如果叉上有便笺，你取出来，看是写了什么，例如老婆便笺写着看10分钟电影，她先把便笺插到叉上，小朋友便笺写着看动画1分钟，也插到叉上，这样你先取出小朋友的便笺，然后给他看一分钟动画，一分钟后，再取出你老婆的便笺，换台到电影频道。这样虽然效率不高，但保证顺序不乱，当然传票叉是后来居上机制，这么设计容易挨打。

Android消息机制也是类似操作。

我们先来看Android消息机制里的各个角色名称。

Message

用于传递消息的载体，对应于上述例子的便笺；

MessageQueue

消息队列，对应上述例子的传票叉，家人看哪个频道的需求写到便笺上，然后插到传票叉上，形成消息队列。其实我们可以发现，正因为传票叉的存在，便笺才有先后顺序，你处理起来才不会乱，如果家人把便笺散放在桌子上，那和直接喊话没什么区别。同理，正是MessageQueue的存在，才解决了UI线程能够挨个处理每个子线程的而不错乱的问题。需要注意的是，从传票叉取出便笺的过程只能由你自己完成，其他人代劳还是会引发混乱，同理，消息队列也只能由接收消息的线程来处理；

Looper

有部电影英文名是《Looper》，只看英文名可能觉得这电影没什么知名度，说中文名称你应该就想起这部电影，这是由囧瑟夫主演的《环形使者》。那这部电影和Android消息机制里的Looper有啥关系？电影中杀手要干掉的目标是未来的自己，陷入死循环，消息机制里的Looper，是为了令程序进入无限循环，在这个循环里，不断检查MessageQueue是否有消息进来，如果有消息，则读取出来，并传递到Handler的handleMessage()方法中。注意，每个线程中只会有一个Looper对象。用遥控器的例子来理解Looper的话，Looper操作你进入不停检查传票叉是否有便笺插进来的状态；

Handler
在遥控器的例子中，你代表主线程，你的家人代表子线程，他们只需要在便笺上写上需求，再自己插到传票叉上，你取出来，这就模拟了消息的跨线程传递。但在程序中，需要使用Handler类来完成往传票叉上插便笺的过程，也就是子线程给主线程传递消息。在主线程中构建Handler类实例，子线程再调用这个Handler类的sendMessage()方法即可，为什么主线程构建的Handler类实例子线程能够使用？因为它们在同一个进程里，同一个进程内不同线程共享资源的，主线程创建的实例子线程当然可以访问到。说到这我们还可以这样理解Handler，Handler相当于主线程分发给不同线程的专用传话筒，子线程可以通过这个传话筒联络主线程。

我们可以使用一个示意图将消息机制里的几个角色的作用展示出来，如图所示。
其中，环形使者Looper启动线程进入无限循环，不停查看MessageQueue是否有消息进来，有消息进来使用Handler取出，线程1实例化出Handler，给线程2引用，线程2有消息发送的话，则使用Handler的sendMessage方法，发送消息，发送的消息进入MessageQueue里。

4.Android消息机制使用示例

看了消息机制的基本原理，现在来看一下如何使用。

首先实例化一个Handler实例，如代码所示，我们看到，里面还重写了handleMessage方法，顾名思义，handleMessage是处理消息的意思，在上面介绍Handler时，只说了Handler是子线程传递消息的渠道，其实忘记说了取出消息也是通过Handler。Handler取到消息后，根据消息的类型做相应的动作，这里只是简单更新一下TextView的文字。另外，这里我们看不到Looper，MessageQueue，这些是幕后英雄，在分析源码时会涉及到。

  Handler mHandler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what) {
                case 0:
                    //完成主界面更新,拿到数据
                    String data = (String)msg.obj;
                    tshow.setText(data);
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    };

子线程调用Handler实例发送消息

private void UpdateTextView() {         
        new Thread(new Runnable(){  
            @Override  
            public void run() {    
                Message msg =new Message();  
                msg.obj = "子线程更新数据";//可以是基本类型，可以是对象，可以是List、map等；  
                //发送消息
                mHandler.sendMessage(msg);  
            }  
        }).start();          
    }

然后，然后没有然后了，使用消息机制就这么简单，可以看出，因为使用简单，开发者使用消息机制完成子线程更新主线程其实没增加多少工作量。对于小白而言，虽然使用简单，但了解其背后的原理还是有必要的，不然不知道为什么这么使用，我开始接触消息机制时，只知道拷贝他人的代码，不知道原理，导致每次用到的时候，都是拷贝代码片段，然后替换成自己的变量，因为自己写不知道从哪里入手。

本文只是简单理解消息机制的各个角色，以及它们之间如何配合，下一篇博客，我们分析消息机制的源代码。

最后附上Activity的源代码。

package com.test.threaddemo;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TextView tshow;
    private Button button;
    Handler mHandler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what) {
                case 0:
                    //完成主界面更新,拿到数据
                    String data = (String)msg.obj;
                    tshow.setText(data);
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    };
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        tshow=findViewById(R.id.tvshow);
        button=findViewById(R.id.bClick);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                UpdateTextView();
            }
        });
    }
    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
    }
    private void UpdateTextView() {
        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                Message msg =new Message();
                msg.obj = "子线程更新数据";//可以是基本类型，可以是对象，可以是List、map等；
                //发送消息
                mHandler.sendMessage(msg);
            }
        }).start();
    }
}

作者：风行南方