Android消息机制——Handler
概述
Handler是Android消息机制的上层接口。通过它可以轻松地将一个任务切换到Handler所在的线程中去执行。通常情况下，Handler的使用场景就是
更新UI。
Handler的使用
在子线程中，进行耗时操作，执行完操作后，发送消息，通知主线程更新UI。
public class Activity extends android.app.Activity { private Handler mHandler = new Handler(){ @Override public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); // 更新UI } }; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState, PersistableBundle persistentState) { super.onCreate(savedInstanceState, persistentState); setContentView(R.layout.activity_main); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // 执行耗时任务 ... // 任务执行完后，通知Handler更新UI Message message = Message.obtain(); message.what = 1; mHandler.sendMessage(message); } }).start(); }}Handler架构
Handler消息机制主要包括：
MessageQueue、Handler、Looper这三大部分，以及Message。 Message：需要传递的消息，可以传递数据； MessageQueue：消息队列，但是它的内部实现并不是用的队列，而是通过单链表的数据结构来维护消息列表，因为单链表在插入和删除上比较有优势。主要功能是向消息池投递消息（MessageQueue.enqueueMessage）和取走消息池的消息（MessageQueue.next）。 Handler：消息辅助类，主要功能是向消息池发送各种消息事件（Handler.sendMessage）和处理相应消息事件（Handler.handleMessage）； Looper：消息控制器，不断循环执行（Looper.loop），从MessageQueue中读取消息，按分发机制将消息分发给目标处理者。
从上面的类图可以看出：
- Looper有一个MessageQueue消息队列；
- MessageQueue有一组待处理的Message；
- Message中记录发送和处理消息的Handler；
- Handler中有Looper和MessageQueue。
MessageQueue、Handler和Looper三者之间的关系： 每个线程中只能存在一个Looper，Looper是保存在ThreadLocal中的。 主线程（UI线程）已经创建了一个Looper，所以在主线程中不需要再创建Looper，但是在其他线程中需要创建Looper。 每个线程中可以有多个Handler，即一个Looper可以处理来自多个Handler的消息。 Looper中维护一个MessageQueue，来维护消息队列，消息队列中的Message可以来自不同的Handler。
Handler的运行流程
在子线程执行完耗时操作，当Handler发送消息时，将会调用
MessageQueue.enqueueMessage，向消息队列中添加消息。 当通过Looper.loop开启循环后，会不断地从消息池中读取消息，即调用MessageQueue.next， 然后调用目标Handler（即发送该消息的Handler）的dispatchMessage方法传递消息， 然后返回到Handler所在线程，目标Handler收到消息，调用handleMessage方法，接收消息，处理消息。
源码分析
在子线程创建Handler
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(); } }从上面可以看出，在子线程中创建Handler之前，要调用 Looper.prepare()方法，Handler创建后，还要调用 Looper.loop()方法。而前面我们在主线程创建Handler却不要这两个步骤，因为系统帮我们做了。
主线程的Looper
在ActivityThread的main方法，会调用
Looper.prepareMainLooper()来初始化Looper，并调用Looper.loop()方法来开启循环。
public final class ActivityThread extends ClientTransactionHandler { // ... public static void main(String[] args) { // ... Looper.prepareMainLooper(); // ... Looper.loop(); }}Looper
从上可知，要使用Handler，必须先创建一个Looper。
初始化Looper：
public final class 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)); } public static void prepareMainLooper() { prepare(false); synchronized (Looper.class) { if (sMainLooper != null) { throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared."); } sMainLooper = myLooper(); } } private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); } // ...}从上可以看出，不能重复创建Looper，每个线程只能创建一个。创建Looper，并保存在 ThreadLocal。其中ThreadLocal是线程本地存储区（Thread Local Storage，简称TLS），每个线程都有自己的私有的本地存储区域，不同线程之间彼此不能访问对方的TLS区域。
开启Looper
public final class Looper { // ... public static void loop() { // 获取TLS存储的Looper对象 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; // 进入loop主循环方法 for (;;) { Message msg = queue.next(); // 可能会阻塞，因为next()方法可能会无线循环 if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting. return; } // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger final Printer logging = me.mLogging; if (logging != null) { logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what); } // ... final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0; final long dispatchEnd; try { // 获取msg的目标Handler，然后分发Message msg.target.dispatchMessage(msg); dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0; } finally { if (traceTag != 0) { Trace.traceEnd(traceTag); } } // ... msg.recycleUnchecked(); } }}Handler
创建Handler：
public class Handler { // ... public Handler() { this(null, false); } public Handler(Callback callback, boolean async) { // ... // 必须先执行Looper.prepare()，才能获取Looper对象，否则为null mLooper = Looper.myLooper(); if (mLooper == null) { throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread() + " that has not called Looper.prepare()"); } mQueue = mLooper.mQueue; // 消息队列，来自Looper对象 mCallback = callback; // 回调方法 mAsynchronous = async; // 设置消息是否为异步处理方式 }}发送消息：
子线程通过Handler的post()方法或send()方法发送消息，最终都是调用
sendMessageAtTime()方法。
post方法：
public final boolean post(Runnable r){ return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);}public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis){ return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);}public final boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis){ return sendMessageAtTime(getPostMessage(r, token), uptimeMillis);}public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis){ return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);}private static Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); m.callback = r; return m;}send方法：
public final boolean sendMessage(Message msg){ return sendMessageDelayed(msg, 0);}public final boolean sendEmptyMessage(int what){ return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);}public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) { Message msg = Message.obtain(); msg.what = what; return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);}public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) { Message msg = Message.obtain(); msg.what = what; return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);}public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){ if (delayMillis < 0) { delayMillis = 0; } return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);}sendMessageAtTime()
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);}分发消息
在loop()方法中，获取到下一条消息后，执行
msg.target.dispatchMessage(msg)，来分发消息到目标Handler。
public class Handler { // ... public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { // 当Message存在回调方法，调用该回调方法 handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { // 当Handler存在Callback成员变量时，回调其handleMessage()方法 if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } // Handler自身的回调方法 handleMessage(msg); } } private static void handleCallback(Message message) { message.callback.run(); }}总结
参考链接
- [Handler]https://developer.android.com/reference/android/os/Handler
- [Communicate with the UI thread]https://developer.android.com/training/multiple-threads/communicate-ui
- [Android消息机制]https://lrh1993.gitbooks.io/androidinterviewguide/content/android/basis/message-mechanism.html
- [一文看穿 Handler]http://yifeiyuan.me/blog/f77487d3.html
- [Android应用程序消息处理机制（Looper、Handler）分析]https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6817933
- [Android消息机制1-Handler(Java层)]http://gityuan.com/2015/12/26/handler-message-framework/
- [进程和线程]https://developer.android.com/guide/components/processes-and-threads.html
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