Android消息机制Handler深入理解 Android消息机制Handler深入理解

概述
Handler的使用
Handler架构
Handler的运行流程
源码分析

在子线程创建Handler
主线程的Looper
Looper
Handler
分发消息

总结

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(){@Overridepublic 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() {@Overridepublic void run() {// 执行耗时任务...// 任务执行完后，通知Handler更新UIMessage 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。

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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。

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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。

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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 loggerfinal 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Messagemsg.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nullmLooper = 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