本文深入解析Android中的Handler机制，探讨其工作原理与内部实现细节，包括消息队列、Looper及消息处理流程等内容。
Handler在android中主要用于接受子线程的消息，然后在主线程中更新UI。因为android规定，不能在子线程中更新UI。如果在子线程中进行UI操作就会报以下错误：
android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
但是，android又规定，在UI线程，也就是主线程中不能进行耗时操作，比如网络请求，否则可能会产生ANR问题，因此引入了handler机制来对UI进行更新操作。
Handler常用的方法有两种：
<span style="font-size:18px;">public class TestActivity extends AppCompatActivity {
private static Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_test);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 方式一
handler.sendEmptyMessage(0x001);
}
}).start();
//方式二
new Handler().post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
});
}
}</span>方式一：就是在主线程中创建handler，通过handler.sendMessage的方法调用主线程中handler的handlerMessage方法处理，从而进行UI更新；
方式二：handler.post(runnable)。来进行一些延时操作。
但是这些方法的使用原理是什么呢，我们来看一下源码。
我们从第一步new handler()开始研究。
<span style="font-size:18px;"> public Handler() {
this(null, false);
}</span>再看其调用的自身的构造方法。
<span style="font-size:18px;"> public Handler(Callback callback, boolean async) {
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}</span>这里就是对handler进行一些初始化操作，其中关键的代码为：
<span style="font-size:18px;"> mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}</span>这段话的意思就是，获取当前线程的Looper对象，如果当前线程没有创建Looper则会报错：
java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
意思就是在调用new Handler()前必须调用Looper.prepare()方法，否则就会报错。这里就很奇怪了，我们平常使用过程中也没有调用这个方法，但是程序也没报错啊。这是因为，在Android的入口类：ActivityThread中，main方法已经初始化调用了Looper.prepared()。也就是在主线程中，系统已经默认创建了Looper对象，所以，我们在主线程中new Handler()并不需要自己再去调用一遍。这也就是我们没有去自己写Looper.prepared()的原因。但是，当我们在子线程中去new Handler 的时候必须自己去调用Looper.prepared()否则就会出错。
我们再来顺着看一下Looper.prepared()方法：
<span style="font-size:18px;"> 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));
}</span>这个方法也很简单，要知道的就是ThreadLocal是什么。
ThreadLocal其实是一个很特殊的类，它可以在不同线程中调用set方法保存自己的值，并且这些值不会因为在其他线程中进行set操作而改变，当前线程只能操作当前线程的值。很适合处理多线程时的场景。
而这里，通过ThreadLocal的get()方法，判断当前线程的Looper对象是否已经存在，如果存在就回报错，因为android规定了一个线程只能调用一次存在一个Looper对象。如果不存在，则创建一个新的looper对象。
我们看一下ThreadLocal的get、set方法。
<span style="font-size:18px;"> public T get() {
// Optimized for the fast path.
Thread currentThread = Thread.currentThread();
Values values = values(currentThread);
if (values != null) {
Object[] table = values.table;
int index = hash & values.mask;
if (this.reference == table[index]) {
return (T) table[index + 1];
}
} else {
values = initializeValues(currentThread);
}
return (T) values.getAfterMiss(this);
}</span><span style="font-size:18px;"> public void set(T value) {
Thread currentThread = Thread.currentThread();
Values values = values(currentThread);
if (values == null) {
values = initializeValues(currentThread);
}
values.put(this, value);
}</span>可以看到存取的时候都是通过先获取当前的线程，因此ThreadLocal可以保存某个线程的值。
回过头来，我们再看Looper.myLooper()方法：
public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
顺着代码，我们看一下post()方法，这里就一次性贴出来了，因为post()、postDelayed()等都是层级传递的，比较简单，最终都是调用的sendMessageAtTime()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 postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
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);
}这些方法其实都是顺着调用下来的，还是比较清楚的。
我们看一下最终调用的enqueueMessage方法：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
} boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.isInUse()) {
throw new AndroidRuntimeException(msg + " This message is already in use.");
}
if (msg.target == null) {
throw new AndroidRuntimeException("Message must have a target.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);
return false;
}
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// Inserted within the middle of the queue. Usually we don't have to wake
// up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
// and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}这个方法通过无限循环将Message加入到消息队列，直到没有Message即msg.next==null为止，这也就是根据先进先出的原则来进行排队。但是这里并不是通过队列来实现，而是通过链表，因为我们设置了delay时间，也就是msg.when,这里要先判断时间再进行插入，从而排序。到这里就没有进行下一级调用了。
接下来，我们看一下Looper.loop()方法，其实它和Looper.prepared()所对应，同样系统在主线程中帮我们写好了，所以我们平常不用自己手动调用。
/**
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
*/
public static void loop() {
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;
// Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
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
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" + msg.what);
}
msg.recycle();
}
}这里是一个无限循环，首先获取当前线程的Looper对象，然后再获取Looper的消息队列。通过循环将消息队列依次操作，直到消息队列为null，跳出循环。那到底是如何调用我们在handler中写的方法的呢。注意到：
msg.target.dispatchMessage(msg);
而target上面写道，它就是一个当前Looper的handler：
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
} private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}callback是一个Runnable对象，而这边就是先判断runnable是否为null，不为null则直接调用runnable的run方法，否则调用handlerMessage方法，而这个方法就是我们自己要重写的一个空方法，到这里我们也就知道了handler是如何调用到run 、handlerMessage方法的。
同时还有几个结论：
1、如果handler的runnable不为null，即使后面handler重写了handlerMessage方法依然不会执行；
2、调用handler，如果是在子线程必须加Looper .prepared()、Looper.loop();(一般也不会这么使用)
3、只有调用了Looper.loop()方法，消息才会进行处理。
。。。。。
还有很多不足，欢迎大家指出。
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