Android Handler 机制（三）：Handler 机制与管道 Pipe 机制

在深入系统的学习Handler的时候，我们接触到了Looper之所以死循环不会导致CPU使用率过高，是因为使用了Linux下的pipe和epoll机制。

Android的应用层通过Message.java实现队列，利用管道和epoll机制实现线程状态的管理，配合起来实现了Android主线程的消息队列模型。

对Handler，我们在之前整理了如下内容，也上对Handler的机制有了相当程度的了解：

Android Handler 机制（一）：Handler 运行机制完整梳理 

Android Handler 机制（二）：Hander 机制深入探究问题梳理 

同时为了更进一步的了解Handler机制，我们整理了Epoll机制的相关基本知识：

Linux下Epoll机制概述

本文我们讲述一下Android的Handler机制为何使用管道。

一、管道概述

管道，其本质是也是文件，但又和普通的文件会有所不同：管道缓冲区大小一般为1页，即4K字节。管道分为读端和写端，读端负责从管道拿数据，当数据为空时则阻塞；写端向管道写数据，当管道缓存区满时则阻塞。

在Handler机制中，Looper.loop方法会不断循环处理Message，其中消息的获取是通过 Message msg = queue.next(); 方法获取下一条消息。该方法中会调用nativePollOnce()方法，这便是一个native方法，再通过JNI调用进入Native层，在Native层的代码中便采用了管道机制。

二、Handler为何使用管道?

我们可能会好奇，既然是同一个进程间的线程通信，为何需要管道呢？

我们知道线程之间内存共享，通过Handler通信，消息池的内容并不需要从一个线程拷贝到另一个线程，因为两线程可使用的内存时同一个区域，都有权直接访问，当然也存在线程私有区域ThreadLocal（这里不涉及）。即然不需要拷贝内存，那管道是何作用呢？

Handler机制中管道作用就是当一个线程A准备好Message，并放入消息池，这时需要通知另一个线程B去处理这个消息。线程A向管道的写端写入数据1（对于老的Android版本是写入字符`W`），管道有数据便会唤醒线程B去处理消息。管道主要工作是用于通知另一个线程的，这便是最核心的作用。

这里我们通过两张图来展示Handler在Java层和在Native层的逻辑：

Java层：

Native层：

三、Handler为何采用管道而非Binder？

handler不采用Binder，并非binder完成不了这个功能，而是太浪费CPU和内存资源了。因为Binder采用C/S架构，一般用于不同进程间的通信。

• 从内存角度：通信过程中Binder还涉及一次内存拷贝，handler机制中的Message根本不需要拷贝，本身就是在同一个内存。Handler需要的仅仅是告诉另一个线程数据有了。

• 从CPU角度，为了Binder通信底层驱动还需要为何一个binder线程池，每次通信涉及binder线程的创建和内存分配等比较浪费CPU资源。

从上面的角度分析可得，Binder用于进程间通信，而Handler消息机制用于同进程的线程间通信，Handler不宜采用Binder。

四、Android 6.0及以后的机制

在Android 6.0及以前的版本使用管道与epoll来完成Looper的休眠与唤醒的。

在Android 6.0及以后的新版本中使用的是eventfd与epoll来完成Looper的休眠与唤醒的。

感兴趣的可以进一步的学习和了解管道的知识及eventfd的知识，并比较一下两种机制的优劣，进而明白Android官方为何对此机制进行调整。