Android 源码解析Handler机制（一）

前言：

在实际开发中 Looper、Handler、Message 经常使用，或者在面试的时时候经常被提到，这里从源码解析深入理解Handler机制，知其然知其所以然。

一、概述

Handler 是 Android SDK 提供给开发者方便进行异步消息处理的类。我们知道不能在主线程处理耗时操作，例如网络请求，读写操作...这时候就需要今天的主角Handler，子线程进行耗时操作，将请求结果通过Handler的sendMessge**() 方法发送出去，在主线程中通过Handler的handleMessage 方法处理请求结果，进行UI的更新。

（异步消息处理线程启动后会进入一个无限的循环体之中，每循环一次，从其内部的消息队列中取出一个消息，然后回调相应的消息处理函数，执行完成一个消息后则继续循环，若消息队列为空，线程则会阻塞。这里就需要 Handler、Looper、Message、MessageQueue，那他们之间又是什么联系了？）

二、源码分析：

1、Message（截取了Message类部分源码）：    

public final class Message implements Parcelable {

    public int what;
    public int arg1;
    public int arg2;
    public Object obj;
    Handler target;
    Runnable callback;

    /**
     * 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;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

    /** Constructor (but the preferred way to get a Message is to call {@link #obtain() Message.obtain()}).
     */
    public Message() {
    }
}

里边有提取了四个我们常用熟悉的属性。：

   1.Message 实现了Parcelable 接口，也就是说实现了序列化，可以Message在不同进程之间传递。
   2. 包含一个名为target的Handler 对象
   3. 包含一个名为callback的Runnable 对象
   4. 使用obtain 方法可以从消息池中获取Message的实例，（推荐使用这个）

2、Looper：

2.1、Looper.prepare()方法：

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));
}

sThreadLocal.set(new Looper(true))，其中sThreadLocal是ThreadLocal对象，在一个线程中存储变量。在第2-4行中判断sThreadLocal是否为null，否则就会报错，也就是说一个线程中只能调用一次Looper.prepare()方法，保证了一个线程中保存一个Looper实例。再来看看new Looper（true）

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

可以看到第2行new MessageQueue(quitAllowed)创建一个MessageQueue消息队列，因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次，所以MessageQueue在一个线程中也只会存在一个。

2.2、Looper.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
        final Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }

        final long traceTag = me.mTraceTag;
        if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
            Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
        }
        try {
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }

        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.recycleUnchecked();
    }
}

第2行myLooper()方法：

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

返回了sThreadLocal存储的Looper实例，如果me为null则抛出异常，所以这里Looper.prepare()方法要在Looper.loop()之前执行，否则就会报错。

final MessageQueue queue = me.mQueue;

拿到该looper实例中的mQueue（消息队列）

for (;;) {

    ...

}

这里才是核心代码进入无限循环，取出一条消息交给msg.target.dispatchMessage(msg)处理，（其中msg.target就是我们关联的handler，下面会说）。

3、Handler：

前面说了很多大佬是该出现了！

用代码来解释可能更好理解，在这之前我们先创建一个handler对象

Handler handler = new Handler() {

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        if (msg.arg1 == 1) {
            Toast.makeText(ThreadPoolActivity.this, "handler", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
        super.handleMessage(msg);
    }
};

再来看看handler构造函数：

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

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
        final Class 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;
}

代码看起很多，不用慌我们找重点：

mLooper = Looper.myLooper();

这行代码获取了当前线程的Looper（前面有说过，一个线程只会保存一个Looper，如果为null，那就会报错，所以这里不用担心Looper对象是不是自己想要的！）

mQueue = mLooper.mQueue;

这行代码就是获取到了MessageQueue（消息队列），这样handler就和我们的MessageQueue（消息队列）关联了起来。

那么消息是从哪里来？我们熟悉的handler.sendMessage()来了：

handler.sendMessage()方法最后会调用sendMessageAtTime（）方法，

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);
}

看最后一个方法enqueueMessage（）;再看enqueueMessage（）这个方法的实现：

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

方法中 msg.target = this; msg.target赋值为this（就是把当前的handler作为msg的target属性），最后调用queue的enqueueMessage的方法，将handler发出的消息添加到MessageQueue消息队列中。（在前面Looper.loop()方法中，取出每个msg然后交给msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息，也就是handler.dispatchMessage(msg)）

handler.dispatchMessage(msg)：

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

可以看到最后调用了 handleMessage(msg);我们很熟悉的方法，在这个方法回调里就可以根据msg.what进行消息处理更新UI。

 

最后总结：

1、Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例，创建一个MessageQueue对象，与当前线程绑定。

2、Looper.loop()负责从MessageQueue消息队列中读取消息，回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。

3、Handler构造方法会与Looper、MessageQueue相关联。

4、Handler的sendMessage方法，通过 msg.target = this;  msg.targe，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，等于msg.target.dispatchMessage(msg)最终调用的方法。

6、Looper.loop() 消息循环是一个线程开启循环模式，持续监听并依次处理其他线程给它发的消息。