本文深入剖析了Android消息处理机制，包括Looper、Handler、Thread的角色和工作原理，以及消息队列MessageQueue的运作流程。文章详细介绍了如何在主线程和其他线程中正确使用Handler对象来发送和处理消息，确保UI更新的线程安全性。
深入理解Android消息处理系统——Looper、Handler、Thread
Message：
消息，其中包含了消息ID，消息处理对象以及处理的数据等，由MessageQueue统一列队，终由Handler处理。
Handler
：处理者，负责Message的发送及处理。使用Handler时，需要实现handleMessage(Message msg)方法来对特定的Message进行处理，例如更新UI等。
MessageQueue：
消息队列，用来存放Handler发送过来的消息，并按照FIFO规则执行。当然，存放Message并非实际意义的保存，而是将Message以链表的方式串联起来的，等待Looper的抽取。
Looper：
消息泵，不断地从MessageQueue中抽取Message执行。因此，一个MessageQueue需要一个Looper。
Thread：
线程，负责调度整个消息循环，即消息循环的执行场所。
Android 系统的消息队列和消息循环都是针对具体线程的，一个线程可以存在（当然也可以不存在）一个消息队列和一个消息循环（Looper），
特定线程的消息只能分发给本线程，不能进行跨线程，跨进程通讯。
但是
创建的工作线程默认是没有消息循环和消息队列的，如果想让该线程具有消息队列和消息循环，需要在线程中首先调用Looper.prepare()来创建消息队列，然后调用Looper.loop()进入消息循环。
如下例所示：
class
LooperThread
extends
Thread {
public
Handler mHandler;
public
void
run() {
Looper.prepare();//给线程创建一个消息循环
mHandler =
new
Handler() {
public
void
handleMessage(Message msg) {
// process incoming messages here
}
};
Looper.loop();//使消息循环起作用，从消息队列里取消息，处理消息
}
}
注：写在Looper.loop()之后的代码不会被立即执行，当调用后 mHandler.getLooper().quit()后，loop才会中止，其后的代码才能得以运行。
Looper对象通过MessageQueue 来存放消息和事件。一个线程只能有一个Looper，对应一个MessageQueue。
这样你的线程就具有了消息处理机制了，在Handler中进行消息处理。
Activity是一个UI线程，运行于主线程中，Android系统在启动的时候会为Activity创建一个消息队列和消息循环（Looper）。详细实现请参考ActivityThread.java文件。
Android应用程序进程在启动的时候，会在进程中加载ActivityThread类，并且执行这个类的main函数，应用程序的消息循环过程就是在这个main函数里面实现的
public final class ActivityThread {
......
public static final void main(String[] args) {
......
Looper.prepareMainLooper();
......
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
......
Looper.loop();
......
thread.detach();
......
}
}
这个函数做了两件事情，一是在主线程中创建了一个ActivityThread实例，
二是通过Looper类使主线程进入消息循环中，这里我们只关注后者。
首先看Looper.prepareMainLooper函数的实现，这是一个静态成员函数，定义在frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java文件中：
1
//Looper类分析
2
//没找到合适的分析代码的办法，只能这么来了。每个重要行的上面都会加上注释
3
//功能方面的代码会在代码前加上一段分析
4
public
class
Looper {
5
//static变量，判断是否打印调试信息。
6
private
static
final
boolean
DEBUG =
false
;
7
private
static
final
boolean
localLOGV = DEBUG ? Config.LOGD : Config.LOGV;
8
9
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
10
//线程本地存储功能的封装，TLS，thread local storage,什么意思呢？因为存储要么在栈上，例如函数内定义的内部变量。要么在堆上，例如new或者malloc出来的东西。
11
//但是现在的系统比如Linux和windows都提供了线程本地存储空间，也就是这个存储空间是和线程相关的，一个线程内有一个内部存储空间，这样的话我把线程相关的东西就存储到
12
//这个线程的TLS中，就不用放在堆上而进行同步操作了。
//ThreadLocal并不是一个Thread，而是Thread的局部变量。
13
private
static
final
ThreadLocal sThreadLocal =
new
ThreadLocal();
14
//消息队列，MessageQueue，看名字就知道是个queue..
15
final
MessageQueue mQueue;
16
volatile
boolean
mRun;
17
//和本looper相关的那个线程，初始化为null
18
Thread mThread;
19
private
Printer mLogging =
null
;
20
//static变量，代表一个UI Process（也可能是service吧，这里默认就是UI）的主线程
21
private
static
Looper mMainLooper =
null
;
22
23
29
//往TLS中设上这个Looper对象的，如果这个线程已经设过了Looper的话就会报错,这说明，一个线程只能设一个looper。
//
31 public static final void prepare() {
32 if (sThreadLocal.get() != null) {
33 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
34 }
35 sThreadLocal.set(new Looper());
36 }
37
38
43
//由framework设置的UI程序的主消息循环，注意，这个主消息循环是不会主动退出的
44
//
45
public
static
final
void
prepareMainLooper() {
46
prepare();
47
setMainLooper(myLooper());
48
//判断主消息循环是否能退出....
49
//通过quit函数向looper发出退出申请
50
if
(Process.supportsProcesses()) {
51
myLooper().mQueue.mQuitAllowed =
false
;
52
}
53
}
54
55
private
synchronized
static
void
setMainLooper(Looper looper) {
56
mMainLooper = looper;
57
}
58
59
61
public
synchronized
static
final
Looper getMainLooper() {
62
return
mMainLooper;
63
}
64
65
69
//消息循环，整个程序就在这里while了。
70
//这个是static函数喔！
71
public
static
final
void
loop() {
72
Looper me = myLooper();
//从该线程中取出对应的looper对象
73
MessageQueue queue = me.mQueue;
//取消息队列对象...
74
while
(
true
) {
75
Message msg = queue.next();
// might block取消息队列中的一个待处理消息..
76
//if (!me.mRun) {//是否需要退出？mRun是个volatile变量，跨线程同步的，应该是有地方设置它。
77
// break;
78
//}
79
if
(msg !=
null
) {
80
if
(msg.target ==
null
) {
81
// No target is a magic identifier for the quit message.
82
return
;
83
}
84
if
(me.mLogging!=
null
) me.mLogging.println(
85
">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
86
+ msg.callback + ": " + msg.what
87
);
88
msg.target.dispatchMessage(msg);
89
if
(me.mLogging!=
null
) me.mLogging.println(
90
"<<<<< Finished to " + msg.target + " "
91
+ msg.callback);
92
msg.recycle();
93
}
94
}
95
}
96
97
101
//返回和线程相关的looper
102
public
static
final
Looper myLooper() {
103
return
(Looper)sThreadLocal.get();
104
}
105
106
115
//设置调试输出对象，looper循环的时候会打印相关信息，用来调试用最好了。
116
public
void
setMessageLogging(Printer printer) {
117
mLogging = printer;
118
}
119
120
125
public
static
final
MessageQueue myQueue() {
126
return
myLooper().mQueue;
127
}
128
//创建一个新的looper对象，
129 //内部分配一个消息队列，设置mRun为true
130 private Looper() {
131 mQueue = new MessageQueue();
132 mRun = true;
133 mThread = Thread.currentThread();
134 }
135
136
public
void
quit() {
137
Message msg = Message.obtain();
138
// NOTE: By enqueueing directly into the message queue, the
139
// message is left with a null target. This is how we know it is
140
// a quit message.
141
mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
142
}
143
144
147
public
Thread getThread() {
148
return
mThread;
149
}
150
//后面就简单了，打印，异常定义等。
151
public
void
dump(Printer pw, String prefix) {
152
pw.println(prefix +
this
);
153
pw.println(prefix + "mRun=" + mRun);
154
pw.println(prefix + "mThread=" + mThread);
155
pw.println(prefix + "mQueue=" + ((mQueue !=
null
) ? mQueue : "(null"));
156
if
(mQueue !=
null
) {
157
synchronized
(mQueue) {
158
Message msg = mQueue.mMessages;
159
int
n = 0;
160
while
(msg !=
null
) {
161
pw.println(prefix + " Message " + n + ": " + msg);
162
n++;
163
msg = msg.next;
164
}
165
pw.println(prefix + "(Total messages: " + n + ")");
166
}
167
}
168
}
169
170
public
String toString() {
171
return
"Looper{"
172
+ Integer.toHexString(System.identityHashCode(
this
))
173
+ "}";
174
}
175
176
static
class
HandlerException
extends
Exception {
177
178
HandlerException(Message message, Throwable cause) {
179
super
(createMessage(cause), cause);
180
}
181
182
static
String createMessage(Throwable cause) {
183
String causeMsg = cause.getMessage();
184
if
(causeMsg ==
null
) {
185
causeMsg = cause.toString();
186
}
187
return
causeMsg;
188
}
189
}
190
}
那怎么往这个消息队列中发送消息呢？？调用looper的static函数myQueue可以获得消息队列，这样你就可用自己往里边插入消息了。不过这种方法比较麻烦，这个时候handler类就发挥作用了。先来看看handler的代码，就明白了。
1
class
Handler{
2
..........
3
//handler默认构造函数
4
public
Handler() {
5
//这个if是干嘛用的暂时还不明白，涉及到java的深层次的内容了应该
6
if
(FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
7
final
Class<?
extends
Handler> klass = getClass();
8
if
((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
9
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
10
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
11
klass.getCanonicalName());
12
}
13
}
14
//获取本线程的looper对象
15
//如果本线程还没有设置looper，这回抛异常
16
mLooper = Looper.myLooper();
17
if
(mLooper ==
null
) {
18
throw
new
RuntimeException(
19
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
20
}
21
//无耻啊，直接把looper的queue和自己的queue搞成一个了
22
//这样的话，我通过handler的封装机制加消息的话，就相当于直接加到了looper的消息队列中去了
23
mQueue = mLooper.mQueue;
24
mCallback =
null
;
25
}
26
//还有好几种构造函数，一个是带callback的，一个是带looper的
27
//由外部设置looper
28
public
Handler(Looper looper) {
29
mLooper = looper;
30
mQueue = looper.mQueue;
31
mCallback =
null
;
32
}
33
// 带callback的，一个handler可以设置一个callback。如果有callback的话，
34
//凡是发到通过这个handler发送的消息，都有callback处理，相当于一个总的集中处理
35
//待会看dispatchMessage的时候再分析
36
public
Handler(Looper looper, Callback callback) {
37
mLooper = looper;
38
mQueue = looper.mQueue;
39
mCallback = callback;
40
}
41
//
42
//通过handler发送消息
43
//调用了内部的一个sendMessageDelayed
44
public
final
boolean
sendMessage(Message msg)
45
{
46
return
sendMessageDelayed(msg, 0);
47
}
48
//FT，又封装了一层，这回是调用sendMessageAtTime了
49
//因为延时时间是基于当前调用时间的，所以需要获得绝对时间传递给sendMessageAtTime
50
public
final
boolean
sendMessageDelayed(Message msg,
long
delayMillis)
51
{
52
if
(delayMillis < 0) {
53
delayMillis = 0;
54
}
55
return
sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
56
}
57
58
59
public
boolean
sendMessageAtTime(Message msg,
long
uptimeMillis)
60
{
61
boolean
sent =
false
;
62
MessageQueue queue = mQueue;
63
if
(queue !=
null
) {
64
//把消息的target设置为自己，然后加入到消息队列中
65
//对于队列这种数据结构来说，操作比较简单了
66
msg.target =
this
;
67
sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
68
}
69
else
{
70
RuntimeException e =
new
RuntimeException(
71
this
+ " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
72
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
73
}
74
return
sent;
75
}
76
//还记得looper中的那个消息循环处理吗
77
//从消息队列中得到一个消息后，会调用它的target的dispatchMesage函数
78
//message的target已经设置为handler了，所以
79
//最后会转到handler的msg处理上来
80
//这里有个处理流程的问题
81
public
void
dispatchMessage(Message msg) {
82
//如果msg本身设置了callback，则直接交给这个callback处理了
83
if
(msg.callback !=
null
) {
84
handleCallback(msg);
85
}
else
{
86
//如果该handler的callback有的话，则交给这个callback处理了---相当于集中处理
87
if
(mCallback !=
null
) {
88
if
(mCallback.handleMessage(msg)) {
89
return
;
90
}
91
}
92
//否则交给派生处理,基类默认处理是什么都不干
93
handleMessage(msg);
94
}
95
}
96
..........
97
}
生成
Message msg = mHandler.obtainMessage();
msg.what = what;
msg.sendToTarget();
发送
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue != null) {
msg.target = this;
sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
在Handler.java的sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法中，我们看到，它找到它所引用的MessageQueue，然后将Message的target设定成自己（目的是为了在处理消息环节，Message能找到正确的Handler），再将这个Message纳入到消息队列中。
抽取
Looper me = myLooper();
MessageQueue queue = me.mQueue;
while (true) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg != null) {
if (msg.target == null) {
// No target is a magic identifier for the quit message.
return;
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
msg.recycle();
}
}
在Looper.java的loop()函数里，我们看到，这里有一个死循环，不断地从MessageQueue中获取下一个（next方法）Message，然后通过Message中携带的target信息，交由正确的Handler处理（dispatchMessage方法）。
处理
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
在Handler.java的dispatchMessage(Message msg)方法里，其中的一个分支就是调用handleMessage方法来处理这条Message，而这也正是我们在
职责
处描述使用Handler时需要实现handleMessage(Message msg)的原因。
至于dispatchMessage方法中的另外一个分支，我将会在后面的内容中说明。
至此，我们看到，一个Message经由Handler的发送，MessageQueue的入队，Looper的抽取，又再一次地回到Handler的怀抱。而绕的这一圈，也正好帮助我们将同步操作变成了异步操作。
Handler的作用是把消息加入特定的（Looper）消息队列中，并分发和处理该消息队列中的消息。构造Handler的时候可以指定一个Looper对象，如果不指定则利用当前线程的Looper创建。详细实现请参考Looper的源码。
一个Activity中可以创建多个工作线程或者其他的组件，如果这些线程或者组件把他们的消息放入Activity的主线程消息队列，那么该消息就会在 主线程中处理了。因为主线程一般负责界面的更新操作，并且Android系统中的weget不是线程安全的，所以这种方式可以很好的实现Android界 面更新。在Android系统中这种方式有着广泛的运用。
那么另外一个线程怎样把消息放入主线程的消息队列呢？答案是通过Handle对象，只要Handler对象以主线程的Looper创建，那么调用 Handler的sendMessage等接口，将会把消息放入队列都将是放入主线程的消息队列。并且将会在Handler主线程中调用该handler 的handleMessage接口来处理消息。
3）剩下的部分，我们将讨论一下Handler所处的线程及更新UI的方式。
在主线程（UI线程）里，如果创建Handler时不传入Looper对象，那么将直接使用主线程（UI线程）的Looper对象（系统已经帮我们创建了）；在其它线程里，如果创建Handler时不传入Looper对象，那么，这个Handler将不能接收处理消息。在这种情况下，通用的作法是：
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();
}
}
在创建Handler之前，为该线程准备好一个Looper（Looper.prepare），然后让这个Looper跑起来（Looper.loop），抽取Message，这样，Handler才能正常工作。
因此，Handler处理消息总是在创建Handler的线程里运行。而我们的消息处理中，不乏更新UI的操作，不正确的线程直接更新UI将引发异常。因此，需要时刻关心Handler在哪个线程里创建的。
如何更新UI才能不出异常呢？SDK告诉我们，有以下4种方式可以从其它线程访问UI线程：
·
Activity.runOnUiThread(Runnable)
·
View.post(Runnable)
·
View.postDelayed(Runnable, long)
·
Handler
其中，重点说一下的是View.post(Runnable)方法。在post(Runnable action)方法里，View获得当前线程（即UI线程）的Handler，然后将action对象post到Handler里。在Handler里，它将传递过来的action对象包装成一个Message（Message的callback为action），然后将其投入UI线程的消息循环中。在Handler再次处理该Message时，有一条分支（未解释的那条）就是为它所设，直接调用runnable的run方法。而此时，已经路由到UI线程里，因此，我们可以毫无顾虑的来更新UI。
4） 几点小结
·
Handler的处理过程运行在创建Handler的线程里
·
一个Looper对应一个MessageQueue
·
一个线程对应一个Looper
·
一个Looper可以对应多个Handler
·
不确定当前线程时，更新UI时尽量调用post方法
通过上面的分析，我们可以得出如下结论：
1、如果通过工作线程刷新界面，推荐使用handler对象来实现。
2、注意工作线程和主线程之间的竞争关系。推荐handler对象在主线程中构造完成（并且启动工作线程之后不要再修改之，否则会出现数据不一致），然后在工作线程中可以放心的调用发送消息SendMessage等接口。
3、除了2所述的hanlder对象之外的任何主线程的成员变量如果在工作线程中调用，仔细考虑线程同步问题。如果有必要需要加入同步对象保护该变量。
4、handler对象的handleMessage接口将会在主线程中调用。在这个函数可以放心的调用主线程中任何变量和函数，进而完成更新UI的任务。
5、Android很多API也利用Handler这种线程特性，作为一种回调函数的变种，来通知调用者。这样Android框架就可以在其线程中将消息发送到调用者的线程消息队列之中，不用担心线程同步的问题。
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