Android 消息机制原理

2017-06-02

概述

Android 的 UI 控件不是线程安全的，因此规定访问 UI 必须在主线程（即 UI 线程）中进行。ViewRootImpl 的checkThread()方法对 UI 操作进行验证，如果在后台线程中访问 UI，程序就会抛出异常。

但主线程中不适合进行耗时操作，因为这样会导致 ANR，所以耗时操作应在后台线程中进行。执行完成后，再使用 Handler 切换到主线程进行 UI 操作。

为什么 UI 控件不设计成线程安全的呢？一是避免访问逻辑变复杂，二是避免效率低下。

Handler 是 Android 消息机制的上层接口，通过它可以将一个任务切换到 Handler 所在的线程中执行。Handler 的运行需要 MessageQueue 和 Looper 支撑。MessageQueue 维护了一个 Message 链表，以队列的逻辑结构向 Handler 和 Looper 提供接口，Looper 中维护了一个 MessageQueue 类型的消息队列。Handler 将 Message 加入队列，Looper 以无限循环的方式查找队列中是否有需要处理的 Message。

Looper 类中 ThreadLocal 类型的静态变量sThreadLocal，用于为当前线程保存和获取 Looper（ThreadLocal 用于为当前线程保存变量，此变量只能被当前线程访问，其它线程无法访问）。

后台线程默认是没有初始化 Looper 的。创建 Handler 实例时，如果没有事先为当前线程创建 Looper，或没有使用特定的构造方法指定 Looper 对象，就会抛出异常。后台线程中一般使用Looper.prepare()方法为当前线程创建一个 Looper。

主线程，即 ActivityThread，其创建时就会初始化 Looper，因此主线程中默认可以使用 Handler。

Handler 创建完毕后，可使用 post 开头的方法（以下简称 post 方法）发送一个 Runnable，也可使用 send 开头的方法（以下简称 send 方法）发送一个 Message，本质都是将一个 Message 加入 Handler 对应的 Looper 中的消息队列。post 方法本质上是将发送的 Runnable 指定为新建 Message 实例的callback属性，然后再将此 Message 加入队列。Looper 发现有需要处理的 Message，就会调用对应 Handler 的dispatchMessage()方法来处理。因此 Handler 中的业务逻辑就在 Handler 对应的 Looper 所在线程中执行。这也是后台线程能通过主线程中的 Handler 来更新 UI 的原因。

Android 消息机制分析

ThreadLocal 工作原理

ThreadLocal 类用于维护线程作用域的变量，不同线程访问同一个 ThreadLocal 对象时，它们对 ThreadLocal 的读写仅限于各自线程的内部，即不同线程中维护一套数据副本，彼此互不干扰。Looper、ActivityThread、ActivityManagerService 中都用到了 ThreadLocal。

在开始采用 OpenJDK 的 Android 7.0 中，ThreadLocal 的原理是使用了一个静态嵌套类 ThreadLocalMap（一个定制化的哈希表）。

每个 Thread 实例中都包含一个 ThreadLocalMap 对象threadLocals：

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
 * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocalMap 以 ThreadLocal 对象为 key，以需要保存的对象为 value，提供存取键值对的接口。实际上 ThreadLocalMap 维护了一个 ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry 类型的数组table，这些键值对就保存在 Entry 数组中。ThreadLocal 类结构如下：

public class ThreadLocal<T> {
    // ...

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

    public void remove() {
        ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
        if (m != null)
            m.remove(this);
    }

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

    // ...

    static class ThreadLocalMap {

        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

        private Entry[] table;

        private Entry getEntry(ThreadLocal key) { /* ... */ }

        private void set(ThreadLocal key, Object value) { /* ... */ }

        private void remove(ThreadLocal key) { /* ... */ }

        // ...
    }
}

可见 key 的实质是 ThreadLocal 的弱引用，value 的实质就是 Entry 实例中保存的对象。

在不同线程访问同一个 ThreadLocal 对象时，其set()方法会以此对象为 key，以实际保存的值为 value，保存到各自线程的threadLocals对象中。因此在不同线程中访问同一个 ThreadLocal 对象，它们的读写操作仅限于各线程内部。

MessageQueue 消息队列的工作原理

Message 中含有一个 Message 类型的变量next，因此 Message 本身可看作链表结点，MessageQueue 正是以 Message 链表为存储结构，将其封装为队列的逻辑结构。

MessageQueue 中有一个 Message 类型变量mMessages，就是链表的头结点。在mMessages链表中，元素的when属性越小，越排在链表前面。

要理解 MessageQueue，要先了解两种特殊的 Message：Asynchronous Message（异步消息）和 Sync Barrier（同步障碍）。

Asynchronous Message 异步消息

网上一些文章直接把 Message 叫做异步消息，这种说法是有歧义的。

Message 默认是同步（synchronous）的，要修改 Message 同步或异步（asynchronous）标识，可调用 Message 的setAsynchronous()方法（此接口在 API 22 中开放）。

默认情况下，Handler 也都是同步的，除非使用 Handler 类带有 boolean 类型形参async的构造方法来构造实例，将自己的mAsynchronous属性置为true，而目前（Android N）这些构造方法都用@hide修饰，对第三方 APP 隐藏了接口。

当一个 Handler 对象发送消息时，不管是 post 方法还是 send 方法，最终都是调用enqueueMessage方法将 Message 加入队列：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

可见只要 Handler 本身是异步的，其 Message 加入队列时，都会先将 Message 也置为异步。

Sync Barrier 同步障碍

Barrier，即 Sync Barrier，字面意义为障碍或同步障碍，本质上是一种特殊的 Message。MessageQueue 提供了加入 Barrier 的隐藏方法：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

/**
 * @hide
 */
public int postSyncBarrier() {
    return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}

private int postSyncBarrier(long when) {
    // Enqueue a new sync barrier token.
    // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it.
    synchronized (this) {
        final int token = mNextBarrierToken++;
        final Message msg = Message.obtain();
        msg.markInUse();
        msg.when = when;
        msg.arg1 = token;

        Message prev = null;
        Message p = mMessages;
        if (when != 0) {
            while (p != null && p.when <= when) {
                prev = p;
                p = p.next;
            }
        }
        if (prev != null) { // invariant: p == prev.next
            msg.next = p;
            prev.next = msg;
        } else {
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
        }
        return token;
    }
}

发送一个 Barrier 的过程，就是获取一个 Message 新实例，然后将其插入到 MessageQueue 中，使队列按照元素when的值升序排列。由于没有设置 Barrier 的target属性，故target属性为null。可以认为，target为null的 Message 就是 Barrier。

发送 Barrier 得到的返回值是一个 int 类型的 token，依据此 token，可以使用removeSyncBarrier()方法从队列中移除对应的 Barrier。

Barrier 可用于立即推迟接下来的同步消息的处理，直到此 Barrier 被移除。但异步消息不受 Barrier 的影响，继续正常处理。具体如何实现，可参考下面next()方法部分。

MessageQueue 的出队和入队

enqueueMessage()方法是 MessageQueue 的入队接口，next()方法是出队接口。next()方法会遍历 Message 链表，并取出到时的 Message，方法中包含一个无限循环，不断轮询链表中的 Message，如果没有到时的 Message，则next()方法会阻塞，mBlocked就用来指示next()方法是否已阻塞。

enqueueMessage()方法入队逻辑的主要代码如下，其中msg和when是传入的参数，分别为 Message 对象和其处理时间：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    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) {
        if (mQuitting) {
            IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                    msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
            Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
            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.
            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;
                }
            }
            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;
}

入队逻辑很清晰，直接看中间的if else块：

  • 如果入队 Message 是队列中最早（when属性最小）的，直接用头插法插入链表即可
    • 若next()方法被阻塞，需要立即处理入队 Message，显然需要唤醒next()方法
  • 否则，需要将入队 Message 插入队列中合适的位置，使队列按照元素的when属性升序排列，此时遍历链表，找到第一个when大于当前入队消息的结点，并插入到此结点之前
    • 若原头结点是 Barrier，说明next()方法已被阻塞或即将阻塞
      • 如果入队 Message 是队列中最早的异步消息，则需要唤醒next()方法
      • 否则，不需要唤醒（唤醒的任务由next()方法进行）

next()方法主要出队逻辑如下：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

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 nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {

        // ...

        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;
            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.
                    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;
            }

            // ...

        }

        // ...

        // 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;
    }
}

nextPollTimeoutMillis指示下次轮询的时间，使用本地方法nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis)来阻塞相应的时间。如果nextPollTimeoutMillis为 -1，说明没有需要处理的消息，进入无限阻塞，直到有新的消息为止。

第一个 if 语句判断头结点是否是一个 Barrier，如果是，说明队列中同步消息的处理被推迟，则需要找到第一个异步消息。

此时，msg或者指向队列中下一个需要处理的消息（可能是同步的，也可能是异步的），或者为null。

第二个 if 语句中，

  • 如果msg != null，表示有消息待处理
    • 若消息的when还没到，则计算还需要等待的时间，下次轮询时，先调用 native 方法nativePollOnce()阻塞相应的时间
    • 否则说明消息需要立即处理，消息出队
  • 否则表示队列中没有需要处理的消息，将 nextPollTimeoutMillis 设置为 -1，进入无限阻塞，直到有新的消息为止

上面的next()源码省略了一些 MessageQueue.IdleHandler 相关的代码，此接口用于在线程没有当前需要处理的 Message、即将阻塞时，处理一些事情，在此不赘述。如果没有需要处理的 IdleHandler，则会使用continue;语句进行下个轮询，进入阻塞；反之则进行回调，for 循环的最后，nextPollTimeoutMillis 被重新设为 0，这是因为在回调过程中，可能有新的 Message 入队。

总得来看，如果已经退出消息循环，则next()方法返回null，否则返回下个需处理的 Message 对象。

MessageQueue 的退出

构造 MessageQueue 时，mQuitAllowed属性标识消息队列是否允许退出：

MessageQueue(boolean quitAllowed) {
    mQuitAllowed = quitAllowed;
    mPtr = nativeInit();
}

后台线程允许退出，而主线程是不允许的，否则会抛出异常。消息队列的退出使用quit(boolean safe)方法，safe参数用于指示是否安全退出：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

void quit(boolean safe) {
    if (!mQuitAllowed) {
        throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
    }

    synchronized (this) {
        if (mQuitting) {
            return;
        }
        mQuitting = true;

        if (safe) {
            removeAllFutureMessagesLocked();
        } else {
            removeAllMessagesLocked();
        }

        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
        nativeWake(mPtr);
    }
}

removeAllMessagesLocked()方法会直接移除回收队列中所有的 Message：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

private void removeAllMessagesLocked() {
    Message p = mMessages;
    while (p != null) {
        Message n = p.next;
        p.recycleUnchecked();
        p = n;
    }
    mMessages = null;
}

removeAllFutureMessagesLocked()方法会移除未到时的 Message，已经到时的 Message 依然会处理：

// frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

private void removeAllFutureMessagesLocked() {
    final long now = SystemClock.uptimeMillis();
    Message p = mMessages;
    if (p != null) {
        if (p.when > now) {
            removeAllMessagesLocked();
        } else {
            Message n;
            for (;;) {
                n = p.next;
                if (n == null) {
                    return;
                }
                if (n.when > now) {
                    break;
                }
                p = n;
            }
            p.next = null;
            do {
                p = n;
                n = p.next;
                p.recycleUnchecked();
            } while (n != null);
        }
    }
}

Looper 的工作原理

在后台线程中，Looper 和 Handler 的调用过程很简单。一种常用的方法是先使用Looper.prepare()为当前线程创建一个 Looper，并实例化一个 Handler，然后通过Looper.loop()来开启消息循环。例如：

class LooperThread extends Thread {
    public Handler mHandler;

    public void run() {
        Looper.prepare();

        mHandler = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
                // process incoming messages here
            }
        };

        Looper.loop();
    }
}

另一种方法是在构造 Handler 实例时指定 Looper，即在构造方法中传入一个 Looper 对象。

总之，创建 Handler 时，必须有一个 Looper 对象与其对应，否则会抛出异常，详见下面 Handler 部分。

Looper 的创建

在后台线程中，使用

Looper.prepare();

为当前线程创建 Looper。prepare()方法实现如下：

// frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java

// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

// ...

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));
}

// ...

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

根据上面 ThreadLocal 原理的分析，sThreadLocal会为当前线程生成一个副本。线程在调用Looper.prepare()时，构造一个 Looper 实例，并初始化消息队列mQueue。此 Looper 保存于sThreadLocal中，作用域为当前线程。quitAllowed参数指示消息队列是否允许手动退出（参考上面“MessageQueue 的退出”），可见后台线程是允许退出消息队列的。

而主线程使用：

// frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java

private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class

// ...

public static void prepareMainLooper() {
    prepare(false);
    synchronized (Looper.class) {
        if (sMainLooper != null) {
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
        }
        sMainLooper = myLooper();
    }
}

public static Looper getMainLooper() {
    synchronized (Looper.class) {
        return sMainLooper;
    }
}

// ...

public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

来初始化 Looper（不应手动调用），prepare(quitAllowed)方法参数为false，因此主线程不允许手动退出消息队列。

注意到主线程的 Looper 保存在一个静态的sMainLooper对象中，而没有使用 ThreadLocal，这是因为一个进程对应一个 Dalvik/ART 虚拟机，一个进程也只包含一个主线程，故同一进程中获取到的是同一个sMainLooper对象，不存在多线程产生对象副本的问题。

Looper.loop() 开启消息循环

// frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue;

    // ...

    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }

        // ...

        try {
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        } finally {

            // ...

        }

        // ...

        msg.recycleUnchecked();
    }
}

loop()方法主要的工作就是不断循环地取出下一个需处理的 Message 并进行处理。其大致流程：

  1. 调用 MessageQueue 的next()方法，从消息队列中获取下一个需要处理的 Message，此过程可能会阻塞

    • 如果获取到的 Message 为null，从上面 MessageQueue 的next()方法可知，消息队列已经退出，故直接返回

  2. 获取到 Message 后，回调其对应的 Handler（即 Message 的target属性）的dispatchMessage()方法，因此 Handler 中的业务逻辑是在其 Looper 对象所在线程中执行的，这就实现了线程切换

退出消息循环

Looper 提供了quit()方法和quitSafely()方法来退出，调用的分别是 MessageQueue 的quit(false)方法和quit(true)方法。

Handler 的工作原理

Handler 的创建

创建 Handler 时，如果不显式指定 Looper 对象，则最终会调用如下构造方法：

// frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java

/**
 * @hide
 */
public Handler(Callback callback, boolean async) {

    // ...

    mLooper = Looper.myLooper();
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
    }

    // ...

}

Handler 会试图获取当前线程的 Looper 对象，这也表示 Handler 的回调逻辑会在构造它的线程中执行。

如果显式指定 Looper 对象，则最终会调用如下构造方法：

/**
 * @hide
 */
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

总之，Handler 的回调逻辑最终会在此 Looper 对象所在线程中执行。

消息发送

Handler 通过 post 方法和 send 方法来发送消息。post 方法会构造一个 Message 对象，并将发送的 Runnable 封装为此 Message 的callback属性，最终也是通过 send 方法来实现消息发送的。发送的消息会被插入 Handler 所关联的 Looper 对象中的消息队列mQueue中，如：

// frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

可见最终调用的是 MessageQueue 的enqueueMessage()方法。

消息处理

在Looper.loop()开启消息循环后，每当获取到需要处理的 Message，则调用msg.target.dispatchMessage(msg)来执行对应 Handler 中的业务逻辑。dispatchMessage()方法处理逻辑如下：

// frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java

/**
 * Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
 * having to implement your own subclass of Handler.
 *
 * @param msg A {@link android.os.Message Message} object
 * @return True if no further handling is desired
 */
public interface Callback {
    public boolean handleMessage(Message msg);
}

/**
 * Subclasses must implement this to receive messages.
 */
public void handleMessage(Message msg) {
}

/**
 * Handle system messages here.
 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

// ...

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}
  • 如果callback属性不为null，则直接执行它
  • 否则
    • 如果此 Handler 的mCallback不为null，则回调mCallback的handleMessage()方法
    • 否则回调 Handler 的handleMessage()方法

Message 的callback属性就是使用 post 方法发送的 Runnable 对象。

mCallback是 Handler.Callback 接口类型对象。

创建 Handler 最常见的方式是派生一个 Handler 的子类并重写handleMessage()方法，如果不想派生子类，就可以通过 Callback 接口来实现。

主线程的消息循环

ActivityThread 并没有继承 Thread，严格来说它并不是线程，但它运行在主线程中，其main()方法是主线程的入口，因此常把 ActivityThread 称作主线程。

事实上，主线程是在 ActivityManagerService 的 startProcessLocked()方法中，调用Process.start()方法启动的，它会在当前新建的线程中加载 ActivityThread 类，并调用ActivityThread.main()方法作为应用程序的入口点。

ActivityThread.main()方法中会调用Looper.prepareMainLooper()创建主线程的 Looper，实例化 ActivityThread，并开启消息循环：

// frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

// ...

final Looper mLooper = Looper.myLooper();

// ...

public static void main(String[] args) {

    // ...

    Looper.prepareMainLooper();

    ActivityThread thread = new ActivityThread();

    // ...

    Looper.loop();

    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

处理消息还需要一个 Handler，即内部类 H：

// frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

final H mH = new H();

// ...

private class H extends Handler {
    public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;
    public static final int PAUSE_ACTIVITY          = 101;
    public static final int PAUSE_ACTIVITY_FINISHING= 102;
    public static final int STOP_ACTIVITY_SHOW      = 103;
    public static final int STOP_ACTIVITY_HIDE      = 104;

    // ...

    public void handleMessage(Message msg) {
        if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
        switch (msg.what) {
            case LAUNCH_ACTIVITY: {
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;

                r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                        r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            } break;
            case RELAUNCH_ACTIVITY: {
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityRestart");
                ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord)msg.obj;
                handleRelaunchActivity(r);
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            } break;

            // ...

        }

        // ...

    }

    // ...

}

H 中定义了一组消息类型，包含四大组件的启动、停止等过程。

AndroidJava多线程

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装饰器模式 Decorator Pattern

单例模式 Singleton Pattern