Android消息机制Handler深入理解

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();
}
}

来源：https://blog.csdn.net/nufuli123/article/details/121582963