Handler 、 Looper 、Message

分析：

Looper：prepare和loop

public static final void prepare() {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(true));
}

由上述方法可知，第5行新建一个Looper实例然后添加到sThreadLocal中，上面首先判断sThreadLocal是否为空，若不为空则抛出异常，说明Looper.prepare()方法不能被调用两次，同时也保证了一个线程中只有一个Looper实例

Looper的构造方法：

private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mRun = true;
        mThread = Thread.currentThread();
}

由第2行可知创建了一个MessageQueue消息队列

loop方法：

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();
        }
}

第2行调用myLooper()：其源码为

public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}

Return the Looper object associated with the current thread.返回与当前线程相关联的looper对象赋给me，如果me为null则抛异常，表示looper方法必须在prepare方法之后运行

注：但是有一个疑问：首先贴上我们平常创建handler的代码：

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() {
                handler2 = new Handler();
            }
        }).start();
    }

}

运行会发现在子线程中创建的Handler是会导致程序崩溃的，提示的错误信息为 Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare() 。说是不能在没有调用Looper.prepare() 的线程中创建Handler，所以在里面添加Looper.prepare(); 该行代码后就正常了，但是主线程中也没有添加改行代码，为何就不崩溃呢？原因在于程序启动的时候，系统已经帮我们自动调用了Looper.prepare()方法，上ActivityThread中的main()方法的源码：

public static void main(String[] args) {
    SamplingProfilerIntegration.start();
    CloseGuard.setEnabled(false);
    Environment.initForCurrentUser();
    EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());
    Process.setArgV0("<pre-initialized>");
    Looper.prepareMainLooper();
    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false);
    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }
    AsyncTask.init();
    if (false) {
        Looper.myLooper().setMessageLogging(new LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
    }
    Looper.loop();
    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

由第7行可知调用了 Looper.prepareMainLooper();方法，而该方法又会去调用Looper.prepare()方法：

public static final void prepareMainLooper() {
    prepare();
    setMainLooper(myLooper());
    if (Process.supportsProcesses()) {
        myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;
    }
}

第2行可知，至此搞清楚了我们应用程序的主线程中会始终存在一个Looper对象，从而不需要再手动去调用Looper.prepare()方法

 

第6行：拿到该looper实例中的mQueue（消息队列）
13到45行：就进入了我们所说的无限循环。
14行：取出一条消息，如果没有消息则阻塞。
27行：使用调用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交给msg的target的dispatchMessage方法去处理。Msg的target是什么呢？其实就是handler对象，下面会进行分析。
44行：释放消息占据的资源。

由上述分析可知;Looper主要作用：
1、 与当前线程绑定，保证一个线程只会有一个Looper实例，同时一个Looper实例也只有一个MessageQueue。
2、 loop()方法，不断从MessageQueue中去取消息，交给消息的target属性的dispatchMessage去处理。

异步消息处理线程已经有了消息队列（MessageQueue）,同时也就有了从消息队列中取对象的东东了(Looper)，接下来就是发送消息的Handler

Handler：

我们在使用Handler是都是直接在UI线程中直接new一个实例，具体他是如何跟子线程中的MessageQueue联系上并发送消息的的呢？直接上源码

public Handler() {
        this(null, false);
}
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;
    }

14行：通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，然后在19行又获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue（消息队列），这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。

平常我们是如何在子线程中发送消息的呢？

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        Message message = new Message();
        message.arg1 = 1;
        Bundle bundle = new Bundle();
        bundle.putString("data", "data");
        message.setData(bundle);
        handler.sendMessage(message);
    }
}).start();

由第9行可知我们调用了sendMessage方法，于是我们来看看该方法的源码：

   public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }

转而会去调用sendMessageDelayed(msg, 0);方法：

   public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, 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);
    }

附新的版本：

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
{
    boolean sent = false;
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue != null) {
        msg.target = this;
        sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }
    else {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
            this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
    }
    return sent;
}

由上可知Handler中提供了很多个发送消息的方法，其中除了sendMessageAtFrontOfQueue()方法之外，其它的发送消息方法最终都会辗转调用到sendMessageAtTime()方法中，查看该方法源码可知：该方法在内部直接获取了MessageQueue的实例，然后返回调用了enqueueMessage方法，

由第2行代码可知mQueue实例是在Looper的构造方法中创建的消息队列实例对象， 它调用了enqueueMessage方法，可知它是一个消息队列，用于将所有收到的消息以队列的形式进行排列，并提供入队和出队的方法。这个类是在Looper的构造函数中创建的，因此一个Looper也就对应了一个MessageQueue。

接着去查看该方法源码：

 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

enqueueMessage中首先为meg.target赋值为this，【如果大家还记得Looper的loop方法会取出每个msg然后交给msg,target.dispatchMessage(msg)去处理消息】，也就是把当前的handler作为msg的target属性。最终会调用queue的enqueueMessage的方法，也就是说handler发出的消息，最终会保存到消息队列中去

现在已经很清楚了Looper会调用prepare()和loop()方法，在当前执行的线程中保存一个Looper实例，这个实例会保存一个MessageQueue对象，然后当前线程进入一个无限循环中去，不断从MessageQueue中读取Handler发来的消息。然后再回调创建这个消息的handler中的dispathMessage方法，下面我们赶快去看一看这个方法：

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

可以看到，第10行，调用了handleMessage方法，下面我们去看这个方法：

  /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }
    

可以看到这是一个空方法，为什么呢，因为消息的最终回调是由我们控制的，我们在创建handler的时候都是复写handleMessage方法，然后根据msg.what进行消息处理。

例如：

private Handler mHandler = new Handler()
    {
        public void handleMessage(android.os.Message msg)
        {
            switch (msg.what)
            {
            case value:
                
                break;

            default:
                break;
            }
        };
    };

至此，整个处理机制解释完毕，下面总结一下：

1、首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例，然后该实例中保存一个MessageQueue对象；因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次，所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个。

2、Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环，不端从MessageQueue的实例中读取消息，然后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。

3、Handler的构造方法，会首先得到当前线程中保存的Looper实例，进而与Looper实例中的MessageQueue相关联。

4、Handler的sendMessage方法，会给msg的target赋值为handler自身，然后加入MessageQueue中。

5、在构造Handler实例时，我们会重写handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最终调用的方法。

整个异步处理流程如下图所示：

另外除了发送消息之外，我们还有以下几种方法可以在子线程中进行UI操作：

1. Handler的post()方法

2. View的post()方法

3. Activity的runOnUiThread()方法

我们先来看下Handler中的post()方法，代码如下所示：

public final boolean post(Runnable r)
{
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

原来这里还是调用了sendMessageDelayed()方法去发送一条消息啊，并且还使用了getPostMessage()方法将Runnable对象转换成了一条消息，我们来看下这个方法的源码：

private final Message getPostMessage(Runnable r) {
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m;
}

在这个方法中将消息的callback字段的值指定为传入的Runnable对象。咦？这个callback字段看起来有些眼熟啊，喔！在Handler的dispatchMessage()方法中原来有做一个检查，如果Message的callback等于null才会去调用handleMessage()方法，否则就调用handleCallback()方法。那我们快来看下handleCallback()方法中的代码吧：

private final void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}

也太简单了！竟然就是直接调用了一开始传入的Runnable对象的run()方法。因此在子线程中通过Handler的post()方法进行UI操作就可以这么写：

public class MainActivity extends Activity {

    private Handler handler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        handler = new Handler();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                handler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        // 在这里进行UI操作
                    }
                });
            }
        }).start();
    }
}

虽然写法上相差很多，但是原理是完全一样的，我们在Runnable对象的run()方法里更新UI，效果完全等同于在handleMessage()方法中更新UI。

然后再来看一下View中的post()方法，代码如下所示：

public boolean post(Runnable action) {
    Handler handler;
    if (mAttachInfo != null) {
        handler = mAttachInfo.mHandler;
    } else {
        ViewRoot.getRunQueue().post(action);
        return true;
    }
    return handler.post(action);
}

原来就是调用了Handler中的post()方法，我相信已经没有什么必要再做解释了。

最后再来看一下Activity中的runOnUiThread()方法，代码如下所示：

public final void runOnUiThread(Runnable action) {
    if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
        mHandler.post(action);
    } else {
        action.run();
    }
}

如果当前的线程不等于UI线程(主线程)，就去调用Handler的post()方法，否则就直接调用Runnable对象的run()方法。还有什么会比这更清晰明了的吗？

 

附：关于obtainMessage():

对于handler.obtainMessage()的分析：

 /**
     * Returns a new {@link android.os.Message Message} from the global message pool. More efficient than
     * creating and allocating new instances. The retrieved message has its handler set to this instance (Message.target == this).
     *  If you don't want that facility, just call Message.obtain() instead.
     */
    public final Message obtainMessage()
    {
        return Message.obtain(this);
    }

  /**
     * Same as {@link #obtain()}, but sets the value for the <em>target</em> member on the Message returned.
     * @param h  Handler to assign to the returned Message object's <em>target</em> member.
     * @return A Message object from the global pool.
     */
    public static Message obtain(Handler h) {
        Message m = obtain();
        m.target = h;

        return m;
    }

/**
     * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
     * avoid allocating new objects in many cases.
     */
    public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

从上面源码可知：obtainMessage()会在内部调用obtain(Handler h) ，接着会在内部调用Message m = obtain();而从obtain()源码中可以看出它会首先从全局消息池中取出message实例，如果池中没有时才会创建新的Message实例，所以在性能上会比直接new Message对象更好一些