Looper、MessageQueue、Message及Handler的关系是什么？如何保证MessageQueue的并发访问安全？ - 教程

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核心组件关系

1. Message
   消息的载体，包含任务数据和目标Handler信息。它在Handler机制中贯穿始终，本质是一个链表节点。

2. Handler
   对外的操作接口，主要职责：

   • 生产者：通过sendMessage()/post()向MessageQueue发送消息
   • 处理器：在目标线程执行handleMessage()回调处理任务
   • 内存管理：通过obtain()复用Message对象减少内存分配

3. MessageQueue
   消息容器，本质是优先级队列（按when时间排序）。核心能力：

   • 消息入队：enqueueMessage()
   • 消息出队：next()
   • 空闲任务管理：addIdleHandler()

4. Looper
   消息循环引擎，关键作用：

   • 消费者：通过loop()无限循环调用queue.next()取消息
   • 线程绑定：通过ThreadLocal实现线程单例
   • 消息分发：调用msg.target.dispatchMessage()触发处理

工作流程

并发安全实现机制

当多线程同时操作MessageQueue（生产者线程入队，Looper线程出队），通过同步锁+等待释放策略避免死锁：

关键代码实现

// 入队操作（生产者线程）
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
synchronized (this) { // 获取互斥锁
// ... 消息插入队列逻辑
if (needWake) nativeWake(ptr); // 唤醒Looper线程
}
return true;
}
// 出队操作（Looper线程）
Message next() {
for (;;) {
nativePollOnce(ptr, timeout); // 释放CPU进入等待（不持有锁！）
synchronized (this) {          // 获取锁后操作队列
// ... 查找可用Message
if (msg != null) return msg;
}
}
}

安全机制详解

1. 锁分离设计

   • synchronized(this)保护队列操作临界区
   • nativePollOnce()在同步块外部执行等待

2. 避免死锁流程

3. Native层协作

   • nativePollOnce():通过Linux epoll机制释放CPU
   • nativeWake():向eventfd写入数据触发唤醒

关键点:当队列为空时，Looper在nativePollOnce()中释放CPU资源并等待，此时不持有Java层锁，允许生产者线程随时入队新消息。唤醒后重新竞争锁执行出队操作。

典型应用场景

// 工作线程发送任务
new Thread(() -> {
Message msg = handler.obtainMessage();
msg.obj = "Data from worker";
handler.sendMessage(msg); // 安全入队
}).start();
// 主线程Handler处理
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
String data = (String) msg.obj;
textView.setText(data); // 更新UI
}
};

这种机制保证了跨线程通信的安全性和高效性，是Android事件驱动的核心基础。