从 C 链表到 Android Looper：MessageQueue 的底层原理一条线讲透

前言：为什么要从 C 链表讲起？

很多 Android 开发者都用过 Handler / Looper / MessageQueue，

但一深入源码就会觉得"抽象、复杂、难以下手"。

其实问题不在 Android，而在于我们没把底层模型串起来。

如果你愿意退回一步，用 C 语言最基础的数据结构视角 去看，就会发现：

Android 的消息机制，本质就是：
链表 + 队列 + 排序 + 阻塞循环。

本文尝试做一件事：

👉 从 C 语言的链表出发，一步一步推导到 Android 的 MessageQueue / Looper ，

把这条逻辑链完整走一遍。

一、指针的本质：一切从"地址"开始

在 C 语言中：

int x = 10;
int *p = &x;

• x 是一个值
• &x 是 x 的内存地址
• p 是一个存地址的变量
• *p 表示"通过地址访问那块内存里的值"

指针 = 存地址的变量

这是后面所有数据结构的根基。

这一点非常重要，因为：

• 链表
• 队列
• MessageQueue
• Looper

全部建立在"地址关系"之上。

二、为什么需要 struct？

单个变量无法表达复杂对象，我们需要把"相关数据"组织在一起：

struct Person {
    int age;
    int height;
};

struct 的本质只是：

👉 一块内存的布局说明书

它本身并不负责逻辑。

三、Node：链表的最小原子结构

链表的核心是 Node：

typedef struct Node {
    void *data;        // 指向真实数据
    struct Node *next; // 指向下一个节点
} Node;

这里有两个完全不同层次的指针：

• data：业务数据指针

• next：结构关系指针

一句话总结：

Node = 数据 + 指向下一个 Node 的关系

多个 Node 通过 next 串起来，就形成了链表：

Node1 -> Node2 -> Node3 -> NULL

四、为什么"只有 Node"是没用的？

此时会遇到一个致命问题：

👉 从哪里开始遍历？

链表必须有一个"入口"，也必须有人维护整体状态。

五、Queue：Node 的管理者（系统思维的起点）

于是我们引入"管理结构"：

typedef struct {
    Node *head;
    Node *tail;
    int   size;
} Queue;

现在结构关系变成：

Queue
 ├── head ──> Node ──> Node ──> Node ──> NULL
 ├── tail ────────────────────────────┘
 └── size

注意一个非常重要的事实：

Queue 自己不存数据，它只负责"管理 Node 的关系"。

这是从"数据结构"走向"系统设计"的第一步。

六、为什么 Queue* 不需要二级指针？

初始化 Queue 通常这样写：

Queue q;
queue_init(&q);

void queue_init(Queue *q) {
    q->head = NULL;
    q->tail = NULL;
    q->size = 0;
}

这里：

• q 本体已经存在（在栈上）

• 函数只是修改 Queue 内部字段

• 并没有修改指针变量本身

所以：

👉 一级指针足够

七、什么时候才需要二级指针？

只有一种情况：

当函数需要"创建 / 替换一个指针变量本身"

void create_queue(Queue **pq) {
    *pq = malloc(sizeof(Queue));
}

调用方式：

Queue *q = NULL;
create_queue(&q);

这里的本质是：

• q 是一个 Queue* 指针变量

• &q 的类型是 Queue**

• Queue** 正好能"接住" &q

• *pq = malloc(...) 本质是给 q 重新赋值

👉 二级指针的本质是"类型匹配 + 写回指针变量"

八、从 Queue 到 MessageQueue：关键差异只有一个

普通 Queue 是 FIFO。

Android 的 MessageQueue 不一样，它是：

按执行时间排序的消息队列

因此 Node 演化为 Message：

typedef struct Message {
    long when;              // 什么时候执行
    void (*callback)(void); // 要执行的任务
    struct Message *next;
} Message;

你会发现：

• 结构没变

• 指针没变

• 只是数据字段更"业务化"

九、MessageQueue 的核心职责

MessageQueue 主要做三件事：

1. 按 when 有序插入 Message

2. 维护单向链表

3. 提供 next() 获取"当前可执行的消息"

它不是简单的队列，而是"时间有序链表"。

十、Looper：系统的"心跳循环"

Looper 的逻辑可以简化成一句话：

for (;;) {
    Message *msg = queue.next();
    dispatch(msg);
}

也就是说：

Looper = 无限循环 + 从 MessageQueue 取消息并执行

这就是 Android UI 线程的"发动机"。

十一、为什么 Looper 不会空转卡死？

关键在 MessageQueue.next()：

• 如果队列为空

• 或最近一条消息还没到执行时间

👉 线程进入阻塞状态

当：

• 新消息入队

• 或时间到达

👉 线程被唤醒

因此：

next() ≠ pop()
next() = "能执行才返回，否则阻塞等待"

这是系统层设计的精髓。

十二、完整映射关系一览

C 世界	Android 世界
Node	Message
next 指针	Message.next
Queue	MessageQueue
for(;;)	Looper.loop()
阻塞等待	native poll / wake