Android Handler机制详解
本文深入解析Android中的Handler机制，包括其工作原理、消息传递流程及如何避免子线程直接使用Handler的问题。通过源码分析，阐述了Looper、MessageQueue与Handler三者之间的协作方式。
1、概述
在安卓程序启动时，会默认在主线程中 运行程序，那如果执行一些耗时的操作则UI就会处于阻塞状态，出现界面卡顿的现象，再者用户的多种操作，系统是如何做到一一处理的，系统又是如何管理这些任务的，答案这就是今天的主题Android的消息机制；
- Android处理消息的方式——handler、Looper 和 MessageQueue
- Handler ：负责将任务添加到队列，执行结束后在主线程执行UI操作
- Looper ：未绑定的线程开启循环消息队列，并获取消息
- MessageQueue ：任务队列，保存发送的消息
2、源码分析
对于Handler的使用方法此处不做介绍，在使用是只要注意避免内存泄漏需创建静态Handler，此处从执行过程和原理的角度简单分析Handler的源码，首先大家都知道在主线程中可以直接使用Handler，而在子线程中不可以，有没有想过为什么呢？现在就先看看主线程究竟有什么不同吧，从头看安卓的入口方法ActivityThread.main()
public static void main(String[] args) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
...
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
复制代码- 上述代码看出在程序启动后，执行三个步骤：
- 调用Looper.prepareMainLooper();创建消息循环Looper
- 使用 thread.getHandler(); 获取UI线程的Handler
- 使用 Looper.loop()开启消息循环
Handler与消息队列关联，而消息队列被封装在Looper中，每个Looper关联一个线程，所以Handler的消息大致为handler作为一个消息处理器，将消息传递到消息队列中，线程中的Looper逐个取出消息并执行，此处的线程即为UI线程，
- Handler最基本的用法是创建Handler 发送Message到队列，现在看看创建Handler时都做了哪些事
public Handler(Callback callback, boolean async) {
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;
}
复制代码- 调用Looper.myLooper()：获取Looper对象，如果为空则抛出异常，然后调用lopper.mQuene开启消息队列
- 查看myLooper（）方法
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}复制代码- 在myLooper中看出，Looper从sThreadLocal中获取，那什么时候设置进去的呢？另外从这也可以看出来，只要sThreadLocal没有Looper的实例就会抛出异常，sThreadLocal就是执行的线程，换句话说只要Handler所在的线程中没有Looper的实例就会异常；
- 接下来看看UI线程开始时创建的Looper对象的方法prepareMainLooper() ：
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}复制代码- prepareMainLooper() 调用了prepare（）方法：
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));
}复制代码- 看到了 sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed))，此处创建Looper对象设置进sThreadLocal中，是不是明白了上面的sThreadLocal。get（）获取的Looper是哪里的了。
到这里我们介绍了Handler 和 Looper的创建，以及各自对线程的关联，下面查看如何启动消息循环获取任务并执行，在入口方法的最后调用了Loop.loop()方法，下面查看Looper.loop()方法：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
return;
}
...
msg.target.dispatchMessage(msg);
msg.recycleUnchecked();
}复制代码- 调用myLooper（）获取Looper的对象，获取消息队列后调用next（）依次取出其中的Message，注意这里是个死循环
- 调用Message的msg.target.dispatchMessage(msg)执行方法
- 查看Message的源码便知target实际是Handler的对象，说明绕了一圈最后还是Handler的dispatchMessage(msg)处理逻辑
Handler target;
Runnable callback;
Message next;复制代码- Handler的dispatchMessage(msg)方法
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();
}复制代码总结一下：looper从MessageQuene中依次取出Message，然后调用Msg绑定的Handler的dispatchMessage(msg)处理，dispatchMessage（）中依次判断执行：
- 先判断Message的Runable对象callback是否为null，若不为空使用handleCallback（）即调用Runnable，run（）执行
- 若callback为空判断mCallBack，若mCallBack不为空则调用mCallBack.handleMessage()处理
- 如果上面两者都为null，则执行handleMessage（），此处即为创建Handler（）重写的handlerMessage（）
到此Android中Handler的消息处理，从创建Handler、Looper和MessageQueue到消息的传递和事件的处理都介绍完了，下面我们看看使用时如何发送消息到MessageQueue以及上述的callback、mCallBack什么情况下为空？
- 创建的Handler后发送消息方法：sendMessage（Message msg）、post（Runnable r）
- sendMessage（）
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
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;
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this; // 此处设置target为Handler对象
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}复制代码上面的执行过程代码从上倒下一目了然，在enqueueMessage（）中设置了Message.target即为调用方法的Handler，所以在调用dispatchMessage（）时，会调用Handler的handleMessage（）处理
- post（Runnable r）
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r; // 设置Message的callback为r
return m;
}复制代码- 调用getPostMessage（）设置Message中的callback，所以callback就是发送的runnable，其余方法和sendMessage（）一致。
Handler消息机制的原理和过程介绍完毕了，此时知道为什么不能在子线程创建handler吗？抛出的异常在上述代码中也出现了
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}复制代码当Looper.myLooper()取出为空时抛出异常，而myLooper（）中时从sThreadLocal.get()中获取，即此时sThreadLocal中没有设置Looper对象，所以也就没有后面的队列等操作，从上面知道创建并设置Looper对象是在prepare（）方法中，所以要在子线程中使用Handler要先调用Looper.prepare()创建Looper对象，后调用Looper.loop()开启消息循环。
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