Android线程间通信（一）：Message

  Message（消息）类是通信内容的载体。线程间的通信包含哪些数据、是什么目的、是异步还是同步、要求什么时候执行其中封装的操作等等信息，都是由Message来保存。

1.通信内容 – arg1+arg2+obj 或者 data字段

  希望接收通信的线程得到哪些数据，我们就往消息对象中存放哪些数据。在消息类中，提供了低消耗和高消耗两种内容存放方案：

  1）.低消耗方案使用arg1 + arg2 + obj三个字段来存放数据：其中arg1与arg2是int类型，obj是Object类型。虽然能够存放的数据较少，但同时消耗的资源也更少。适合大多数不需要携带具体数据只更改状态的场景。

  2）.高消耗方案使用data字段存放数据：其中data字段为Bundle类型。Bundle对象允许我们写入任意的数据，但仍不建议使用Message传递过多数据。当线程需要传递大量数据时，建议将数据存放在共享区域中。

2.通信内容标识 – what字段

  在线程间通信的过程中，我们不仅仅需要传递数据，还需要告诉接收数据的线程此次传递的数据是什么。消息类为我们提供了int类型的what字段，通过将自定义的内容标识保存在what字段中，便可以说明此次传递的数据内容。

3.何时处理 – when字段

  when字段记录消息对象 希望 被处理的时刻。

  这个时刻不是用日常生活中的时间表示，为了节省存储，Android用系统从启动直到指定时刻的毫秒数来表示（系统处于深度睡眠状态时不会记录时间）。举个粟子，如果when等于123456，就说明当前消息 希望 在Android系统从启动开始算起的第123456毫秒被执行。这个123456毫秒可能是日常生活中的123456毫秒，也可能是日常生活中的123459毫秒，这取悦于系统深度睡眠时长（在粟子中的睡眠时长是3毫秒）。

  当Handler对象post（发布）一条消息时，可以1）设置具体的when值；2）设置相对于post（发布）时刻的延迟时间；3）如果两者都没设置，那么when等于当前时刻。

  特别注意，消息被处理的时刻并不一定等于when值指定的时刻。线程阻塞、执行耗时任务、设置SyncBarrier等场景都会影响最终处理时间。

4.谁来处理 – target / callback字段

  当我们确定下来消息哪些字段保存内容、哪些字段标识内容、哪些字段指定 希望 处理的时刻后，下一步就该考虑最核心的一个问题了：接收线程收到消息后，谁来处理？

  在消息类中，有两个可以指定处理程序的字段 — Handler类型的target字段、Runnable类型的callback字段。

  首先，无论在上述哪个字段指定处理程序，最后将当前消息对象加入消息队列都要通过Handler实现。这个Handler会在入队之前就被保存在target字段中。然后，入队时会检查消息对象的target字段是否为空，如果为空则入队失败。入队成功后，消息对象会一直保存在消息队列中直到被取出处理或被移除。

  当条件允许时，消息对象msg会从消息队列中取出。如果是普通的消息对象那么其target必定不为null，Looper会调用方法消息的target.dispatchMessage(msg)处理消息，其代码如下：

public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);// 函数体为：message.callback.run();
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}

  由上述代码我们可以知道：在分发msg时，callback.run()优先级最高，mCallback.handleMessage(msg)次之，handleMessage(msg)最低。callback.run()是创建callback时需要实现的方法，handleMessage(msg)是创建Handler时需要重写的方法。而mCallback是一个接口，其代码如下：

public interface Callback {
/**
* @param msg {@link android.os.Message Message}对象
* @return 返回true，如果不需要更深层次的处理。返回false则会继续调用{@link #handleMessage(Message)}
*/
public boolean handleMessage(Message msg);
}

  Handler的mCallback字段只能在创建Handler时赋值，其效果等同于Handler的handleMessage(msg)。当一个Handler发布的消息共享同一个处理程序时，推荐使用handleMessage()或者Callback接口来完成Message的处理任务；当一个Handler发布的消息需要不止一种处理程序时，可再结合Runnable类型的callback字段。

5.消息的创建与消息缓存池

  在创建一个对象时，比较普遍的方法都是直接使用new关键词。但是相对于创建频率比较高的类对象，反复创建并且在使用后留下一大堆对象等待GC回收是一种很消耗资源的方式。既然创建频率比较高，与其让使用完的对象都等待GC回收，不如直接把它们的内容清空后放在一起，当应用需要创建时直接从其中取出一个对象。这样既避免了反复创建，也减轻了GC的回收压力。

 &esmp;Message就采用了这种方式，我们把整个废弃消息集合叫做消息缓存池。消息缓存池设计上很简单但是很巧妙：

/**指向下一个消息（在消息池时才使用，其他情况下为null）**/
Message next;

/**消息缓存池出池入池时，施加的同步对象锁**/
private static final Object sPoolSync = new Object();
/**消息缓存池首部的消息，初始默认值为null*/
private static Message sPool;
private static int sPoolSize = 0;
private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;

  注意涉及到缓存池的成员变量只有一个消息类型的next字段，其他包括队首sPool，当前缓存量sPoolSize以及缓存用的虚拟同步对象锁sPoolSync等字段都是静态的final变量。这样的设计极大地减少了消息对象需要占用的资源。

  我们可以使用Message.obtain()（或者Handler.obtainMessage()）系列方法搭配需要的提前指定参数从消息缓存池获得一个空闲消息，使用Message.recycle() 回收处在 未使用 状态的消息。凡是涉及到更改消息缓存池的操作都使用synchronized关键字（查看使用方法）施加了同步锁，所以我们不需要考虑同步问题。

6.isInUse 与 isAsynchronous – flags字段

  Message有两类状态，第一种状态表明消息当前是否正在使用中(isInUse)，第二种状态表明消息是异步消息还是同步消息。两类状态使用int型的flags字段表现，flags最低位标记是否正在使用（0-否 | 1-是），次低位标记是否是异步消息（0-否 | 1-是）。

  一个消息的使用状态变化通常是这样的：首先使用Message.obtain()获取一个空闲的消息，在消息缓存池没有消息时返回直接创建的消息，在消息缓存池有消息时则会取出一个消息将其状态从“使用中”更改成“未使用”并返回。Handler拿到消息之后，填入各项内容并使用sendMessage/post方法将消息加入消息队列中，此时消息的状态会变为“使用中”。消息在消息队列中等待处理并且在处理后通过Message.recycleUnchecked()方法回收，这个回收方法在回收时不会判断消息是否在使用中。回收完成后，消息内容被重置、状态变成“使用中”，并且从消息队列中移除进入了消息缓存池中。

  当Message处于 使用中 时，将其加入MessageQueue会被抛出IllegalStateException 异常a，（API>=21时）调用它的recycle()方法会因为拒绝回收而抛出IllegalStateException 异常b：

IllegalStateException a:This message is already in use.
IllegalStateException b:This message cannot be recycled because it is still in use.

  同步消息和异步消息的区别主要是两点。第一点，同步消息自始至终都会按照顺序执行（如果when相同的Message，哪个先入队就先执行哪个），异步消息的执行顺序则完全不确定。第二点，同步消息会同步障碍器拦截而异步消息不会受到影响（详见Android线程间通信（二）：MessageQueue）。

  

Message.markInUse()：将当前Message设置为使用中；

Message.isInUse()：判断当前Message是否正在使用中；

Message.isAsynchronous()：判断当前Message是否是异步消息；

Message.setAsynchronous(boolean)：设置当前Message是否是异步消息。

7.消息的回收 – recycle()与recycleUnchecked()

  一般情况下并不需要我们手动回收消息，在Looper类处理完消息之后会自动释放消息（不检查状态）。如果您真的需要回收消息，应该先确保消息没有处在”使用中“，然后通过调用recycle()方法在非android.os包下回收消息。recycleUnchecked()方法只能在同一个类包下使用：

/**
* 归还一个消息对象给消息缓存池。
* <p>
*  调用该方法后请不要再使用这个消息对象，因为它很快会进入消息缓存池中并被其他Handler取出用于传递其
*  他的内容。
* @throws  IllegalStateException 当试图回收正在使用中的消息时，如果当前Android Api版本大于等于21
* （LOLLIPOP/Android5.0）， recycle()方法会抛出异常IllegalStateException，否则只是简单地结束方法。
*/
public void recycle() {
if (isInUse()) {
if (gCheckRecycle) {
throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it "
+ "is still in use.");
}
return;
}
recycleUnchecked();
}

/**
* 回收一个可能还在使用中的消息对象。所谓回收只是将消息的其他字段恢复默认值并设置消息的状态为“使用
* 中”，随后从消息循环中移除放入消息缓存中。 该方法只有同一个包中的类可调用。
* </em>仅在MessageQueue和Looper类需要回收消息时调用。
*/
void recycleUnchecked() {
// Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
// Clear out all other details.
flags = FLAG_IN_USE;//设置为正在使用中的同步消息
what = 0;
arg1 = 0;
arg2 = 0;
obj = null;
replyTo = null;
sendingUid = -1;
when = 0;
target = null;
callback = null;
data = null;

//obtain()同样使用了该对象锁
synchronized (sPoolSync) {
if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
next = sPool;
sPool = this;
sPoolSize++;
}
}
}