本文深入解析Android中的Handler机制，涵盖Handler的基本概念、使用方法、原理及其在多线程中的应用。详细介绍了Handler如何用于更新UI界面，以及消息传递的具体流程。
1、handler是什么？
答：handler是更新UI界面的机制，也是消息处理的机制,我们可以发送消息，也可以处理消息
2、为什么要有Handler？
答：Android在设计的时候，封装了一套消息创建、传递、处理机制，如果不遵循这样的机制就没办法更新UI信息，就会抛出异常。
3、handler怎么用？
答：1、post(Runnable);
2、postDelayed(Runnable ,long);
3、sentMessage
4、sentMessageDelayed
4、Android为什么要设置只能通过Handler机制更新UI？
答：最根本的问题解决多线程并发的问题；
假设如果在一个Activity中，有多个线程去更新UI，并且都没有加锁机制，马么会产生生么样的问题？——更新界面混乱；
如果对更新UI 的操作都加锁处理的话会产生什么样子的问题？——性能下降
对于上述问题的考虑，Android提供了一套更新UI的机制，我们只需要遵循这样的机制就好了。
不用关心多线程的问题，更新UI的操作，都是在主线程的消息队列当中轮询处理的。
5、handler的原理是什么？
答：1、handler封装消息的发送（主要包括消息发送给谁）
2、Looper——消息封装的载体。（1）内部包含一个MessageQueue，所有的Handler发送的消息都走向这个消息队列；（2）Looper.Looper方法，就是一个死循环，不断地从MessageQueue取消息，如果有消息就处理消息，没有消息就阻塞。
3、MessageQueue，一个消息队列，添加消息，处理消息
4、handler内部与Looper关联，handler->Looper->MessageQueue,handler发送消息就是向MessageQueue队列发送消息。
总结：handler负责发送消息，Looper负责轮训handler发送的消息，并把消息回传给handler自己。
MessageQueue存储消息的容器。
6、HandlerThread的作用是什么？
答：HandlerThread thread=new HandlerThread("handler thread");自动含等待机制，等Looper创建好了，才创建Handler，避免出现空指针异常。
7、主线程
* ActivityThread 默认创建main线程，main中默认创建Looper，Looper默认创建MessageQueue
* threadLocal保存线程的变量信息，方法包括：set，get
8、Android更新UI的方式？
答：1、runOnUIThread
2、handler post
3、handler sendMessage
4、view post
9、非UI线程真的不能更新UI吗？
答：不一定，之所以子线程不能更新界面，是因为Android在线程的方法里面采用checkThread进行判断是否是主线程，而这个方法是在ViewRootImpl中的，这个类是在onResume里面才生成的，因此，如果这个时候子线程在onCreate方法里面生成更新UI，而且没有做阻塞，就是耗时多的操作，还是可以更新UI的。
10、使用Handler遇到的问题？
答：比如说子线程更新UI，是因为触发了checkThread方法检查是否在主线程更新UI，还有就是子线程中没有Looper，这个原因是因为Handler的机制引起的，因为Handler发送Message的时候，需要将Message放到MessageQueue里面，而这个时候如果没有Looper的话，就无法循环输出MessageQueue了，这个时候就会报Looper为空的错误。
11、主线程怎么通知子线程？
答：可以利用HandlerThread进行生成一个子线程的Handler，并且实现handlerMessage方法，然后在主线程里面也生成一个Handler，然后通过调用sendMessage方法进行通知子线程。同样，子线程里面也可以调用sendMessage方法进行通知主线程。这样做的好处比如有些图片的加载啊，网络的访问啊可能会比较耗时，所以放到子线程里面做是比较合适的。
Handler的简单使用
既然子线程不能更改界面，那么我们现在就借助Handler让我们更改一下界面：
主要步骤是这样子的：
1、new出来一个Handler对象，复写handleMessage方法
2、在需要执行更新UI的地方 sendEmptyMessage 或者 sendMessage
3、在handleMessage里面的switch里面case不同的常量执行相关操作
附上代码：
public class MainActivity extends Activity {
private TextView mTv;
private Handler mHandler;
private static final int MSG_UPDATE_TEXT = 0x2001; // 更新文本 方式一用的常量
private static final int MSG_UPDATE_WAY_TWO = 0x2002; // 更新文本 方式二用的常量
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mHandler=new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what){
case MSG_UPDATE_TEXT:
mTv.setText("让Handler更改界面");
break;
case MSG_UPDATE_WAY_TWO:
mTv.setText("让Handler更改界面方式二");
break;
}
}
};
mTv= (TextView) findViewById(R.id.mTv);
mTv.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Log.d("Test", "点击文字");
// 方式一和方式二可以达到相同的效果,就是更改界面
// 方式一
//mHandler.sendEmptyMessage(MSG_UPDATE_TEXT);
// 方式二
Message msg =Message.obtain();
msg.what= MSG_UPDATE_WAY_TWO;
mHandler.sendMessage(msg);
}
});
}
/* private void sonThreadUpdateUi(){
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mTv.setText("子线程想要更改界面");
}
}).start();
}*/
}
二、消息机制的分析理解
安卓的异步消息处理机制就是handler机制。
主线程，ActivityThread被创建的时候就会创建Looper
Looper被创建的时候创建MessageQueue。
也就是说主线程会直接或简介创建出来Looper和MessageQueue。
Handler的工作机制简单来说是这样的
1、Handler发送消息仅仅是调用MessageQueue的enqueueMessage向插入一条信息到MessageQueue
2、Looper不断轮询调用MeaasgaQueue的next方法
3、如果发现message就调用handler的dispatchMessage，ldispatchMessage被成功调用，接着调用handlerMessage()
简图
1、Handler的铁三角—— Handler、MessageQueue和Lopper
android的消息机制就是指Handler机制，Handler机制的运行需要MeeageQueue和Looper的辅助。
注意： 我们常常用Handler来更新UI，但是不是说Handler就是把用来更新UI的，我们的耗时的I/O操作，读取文件，访问网络等等都是可以在Handler里面操作的
2、MessageQueue（消息队列）的工作原理
主要 插入 和 读取 两个操作，这两个操作对应着两个方法：
插入（入队） enqueueMessage(Message msg, long when)
读取（出队） next()
enqueueMessage方法
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
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;
}
next方法
next方法在这里是一个无限循环的方法，如果消息队列里面没有消息，那么他就会处于阻塞状态，当有新的消息到来的时，next就会返回这条消息并且将其从单链表中移除。
Message More ...next() {
128 // Return here if the message loop has already quit and been disposed.
129 // This can happen if the application tries to restart a looper after quit
130 // which is not supported.
131 final long ptr = mPtr;
132 if (ptr == 0) {
133 return null;
134 }
135
136 int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
137 int nextPollTimeoutMillis = 0;
138 for (;;) {
139 if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
140 Binder.flushPendingCommands();
141 }
142
143 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
144
145 synchronized (this) {
146 // Try to retrieve the next message. Return if found.
147 final long now = SystemClock.uptimeMillis();
148 Message prevMsg = null;
149 Message msg = mMessages;
150 if (msg != null && msg.target == null) {
151 // Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
152 do {
153 prevMsg = msg;
154 msg = msg.next;
155 } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
156 }
157 if (msg != null) {
158 if (now < msg.when) {
159 // Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
160 nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
161 } else {
162 // Got a message.
163 mBlocked = false;
164 if (prevMsg != null) {
165 prevMsg.next = msg.next;
166 } else {
167 mMessages = msg.next;
168 }
169 msg.next = null;
170 if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
171 return msg;
172 }
173 } else {
174 // No more messages.
175 nextPollTimeoutMillis = -1;
176 }
177
178 // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
179 if (mQuitting) {
180 dispose();
181 return null;
182 }
183
184 // If first time idle, then get the number of idlers to run.
185 // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
186 // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
187 if (pendingIdleHandlerCount < 0
188 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
189 pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
190 }
191 if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
192 // No idle handlers to run. Loop and wait some more.
193 mBlocked = true;
194 continue;
195 }
196
197 if (mPendingIdleHandlers == null) {
198 mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
199 }
200 mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
201 }
202
203 // Run the idle handlers.
204 // We only ever reach this code block during the first iteration.
205 for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
206 final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
207 mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
208
209 boolean keep = false;
210 try {
211 keep = idler.queueIdle();
212 } catch (Throwable t) {
213 Log.wtf("MessageQueue", "IdleHandler threw exception", t);
214 }
215
216 if (!keep) {
217 synchronized (this) {
218 mIdleHandlers.remove(idler);
219 }
220 }
221 }
222
223 // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
224 pendingIdleHandlerCount = 0;
225
226 // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
227 // so go back and look again for a pending message without waiting.
228 nextPollTimeoutMillis = 0;
229 }
230 }
3、Looper的工作原理
Looper中文翻译是轮询器或者消息泵或者循环。个人还是叫做轮询器比较形象一些。
3.1、Looper的作用
Looper是一个轮询器，它的作用不断轮询MessageQueue，当如果有新的消息就交给Handler处理，如果轮询不到新的消息，那就自身就处于阻塞状态。
3.2、Looper的构造函数创建了MessageQueue
我们通过查看Loop而这个类，可以发现的他的构造方法里面创建了一个MessageQueue，然后将当前线程的对象保存起来
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
3.3、new Handler的hanlder不能没有Looper
new出来一个Handler但是没有创建Looper的话就会报错。"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); ，
解决办法就是new Handler的时候加上Looper.prepare();
如下代码中，如果handler2加上Looper.prepare();没有就会报错
public class MainActivity extends Activity {
private Handler handler1;
private Handler handler2;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
handler1 = new Handler();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
handler2 = new Handler();
}
}).start();
}
}
3.4、主线程（ActivityThread），被创建的时候就会创建一个Looper
线程默认是没有Looper的，但是为什么在主线程没有创建的Looper就可以使用Handler？主线程是特别的。主线程，也就是ActivityThread，主线程被创建的时候就会创建一个Looper，这点是比较特殊的，也正因为这点，所以我们在主线程创建了Handler就直接能用了。3.5、Looper的ThreadLocal
Looper有一个特殊的概念，那就是ThreadLocal，（他并不是线程），他的作用是帮助Handler获得当前线程的Looper（多个线程可能有多个Looper）Looper 的几个方法
创建：
Looper.prepare() : 为当前线程创建一个Looper
prepareMainLooper() ： UI线程（ActivityThread）创建Looper的
开启：
Looper.loop() : 开启消息轮询
退出
quit() : 直接退出Looper
quitSafely() : 设定一个标记，只有当目前已有消息处理完毕之后才会执行退出操作。
注意：当Looper退出后，Handler就无法发送消息，send出去的消息会返回false；当我们在子线程中创建了Looper并且所有的消息都处理完毕的时候，要记得调用 quit 方法，不让这个Looper就一直处于阻塞状态一直那么等待下去
Looper这个类里面最重要的方法就是loop()开启消息循环这个方法了，看一下代码：
Run the message queue in this thread. Be sure to call quit() to end the loop.
public static void More ...loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
114 final MessageQueue queue = me.mQueue;
115
116 // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
117 // and keep track of what that identity token actually is.
118 Binder.clearCallingIdentity();
119 final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
120
121 for (;;) {
122 Message msg = queue.next(); // might block
123 if (msg == null) {
124 // No message indicates that the message queue is quitting.
125 return;
126 }
127
128 // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
129 Printer logging = me.mLogging;
130 if (logging != null) {
131 logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
132 msg.callback + ": " + msg.what);
133 }
134
135 msg.target.dispatchMessage(msg);
136
137 if (logging != null) {
138 logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
139 }
140
141 // Make sure that during the course of dispatching the
142 // identity of the thread wasn't corrupted.
143 final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
144 if (ident != newIdent) {
145 Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
146 + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
147 + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
148 + msg.target.getClass().getName() + " "
149 + msg.callback + " what=" + msg.what);
150 }
151
152 msg.recycleUnchecked();
153 }
154 }
通过代码我们知道：looper方法是一个死循环，唯一跳出的循环的方式是MessageQueue的next方法返回null，但是基本上是不可能的。如果我们不手动调用quit或者quitSafely方法的话，MessageQueue的next方法是不可能返回null的。
因为当MessageQueue没有消息时，next方法会一直阻塞在那里，因为MessageQueue的next方法阻塞了，就导致Looper的loop方法也一直在阻塞了。
这里我们那一分为二的谈，
loop轮询不到消息：那么处于阻塞状态，然后就没有然后了，除了又轮询到了新的消息
loop轮到了新的消息：Looper就会处理消息
1、msg.target.dispatchMessage(msg)，这里的 msg.targe就是指Handler对象
2、一圈下来，Handler发送的消息有交给了自己的dispatchMessage方法来处理了。（这个dispatchMessage方法不是Handler自己调用时，是与Handler相相关的Looper简介调用的），这样下来，就成功地将逻辑切换到指定的线程当中去了
4、Handler的工作原理
4.1、Handler主要工作主要工作：消息的 发送 和 接受 。
4.2、Handler消息发送的形式
先附上两份最简单的日常正常使用post和send方式的代码send方式sendEmptyMessage方法的小demo
public class MainActivity extends Activity {
private static final int MSG_CHANGE_TEXT = 0x2001;
private TextView mTv;
private Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what){
case MSG_CHANGE_TEXT:
mTv.setText("send方式修改的文字");
break;
}
}
};;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mTv= (TextView) findViewById(R.id.mTv);
mTv.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
handler.sendEmptyMessage(MSG_CHANGE_TEXT);
}
});
}
}
post方式的postDelayed方法的小demo
public class MainActivity extends Activity {
private Handler handler;
private TextView mTv;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
handler = new Handler();
mTv = (TextView) findViewById(R.id.mTv);
mTv.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
change();
}
});
}
private void change(){
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
handler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mTv.setText("啊哈哈哈");
}
},300);
}
}).start();
}
}
两种形式，post和send
其实post最终还是会调用send
Handler的部分post和send的源码
post部分
我们发现，5个关于post的方法里面，调来调去就是3个方法
sendMessageDelayed
sendMessageAtTime
sendMessageAtFrontOfQueue （postAtFrontOfQueue方法一家独有）
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);
}
public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r)
{
return sendMessageAtFrontOfQueue(getPostMessage(r));
}
send部分
我们发现，send相关的方法也有5个，这5个方法调用的就是这么几个方法
sendMessageDelayed
sendMessageAtTime
sendEmptyMessageDelayed （sendEmptyMessage方法一家独占）
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);
}
殊途同归，最后10 个方法都进入了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);
}
我们看到，5个post方法，5个send方法，这10个方法加起来调来调去也就是另外的4个方法，分别是
sendMessageDelayed （post和send都有调用）
sendMessageAtTime （post和send都有调用）
sendMessageAtFrontOfQueue （postAtFrontOfQueue方法一家独有）
sendEmptyMessageDelayed （sendEmptyMessage方法一家独占）
我们发现，sendMessageAtTime和sendMessageAtFrontOfQueue这两个方法最终都是调用Handler里面的enqueueMessage方法
sendMessageDelayed调用了sendMessageAtTime，sendMessageAtTime最后也是调用enqueueMessage
最曲折的路线，sendEmptyMessageDelayed调用了sendMessageDelayed，然后sendMessageDelayed sendMessageAtTime，最后sendMessageAtTime调用enqueueMessage。
也就是说，除了post方式的postAtFrontOfQueue方法所调用的sendMessageAtFrontOfQueue方法不用postAtTime，
其他的post和send加起来的9个方法都直接或者间接地调用了
postAtTime 方法。
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