Handler总结

本文主要是梳理一下 Handler 的相关知识，不会每个点都讲的很细，关键在于每个知识点的融汇贯通。

一、Android 消息机制工作的几点要素：

1、消息循环 Looper
2、消息队列 MessageQueue
3、发送消息、处理消息 Handler
4、消息实体 Message

Handler 是每个 Android 开发者在一开始就会接触到的，上面提到的几点要素也是我们牢记在心的，但其实在一开始我没有去好好读源码的情况下，虽然记住了这几点，但根本没理解消息机制，只是会用sendMessage去发消息，handleMessage去处理消息，后来我也陆陆续续读了几次 Handler 的源码，直到最近我想整理下消息机制的内容，我才真正体会到消息机制的设计思想，并且把消息机制和一些我们不是经常使用的工具，比如IntentService、HandlerThread、LocalBroadcastManager所联系起来，让我深刻的感受到消息机制在 Android 系统中的无处不在。在我看来，要理解消息机制，一定要理清楚线程的概念。下面我们就从先来看一下主线程(UI 线程)中的消息机制。
当应用程序启动初始化进程时，会加载ActivityThread 这个类，来看一下main函数中是如何初始化主线程中的消息机制的：

public static void main(String[] args) {

    ...

    Looper.prepareMainLooper();

    ActivityThread thread = new ActivityThread();

    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }
    Looper.loop();

    ...
    
}

通过上面的源码我们大概就能知道要想让消息工作起来，主要有三个步骤，第一调用Looper.prepare，第二调用new Handler()，最后调用Looper.loop()让整个消息机制工作起来。

看一下Looper.prepare()的源码：

static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

public static void prepare() {
    prepare(true);
}

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));
}

代码比较短，这里涉及到ThreadLocal这个类，简单说一下这个类，ThreadLocal中保存的变量，作用域只在当前线程中，我们看一下异常的说明就知道了Only one Looper may be created per thread：每个线程只能有一个 Looper。

接下来看一下Handler的构造函数：

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

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;
}

我们看到有个mLooper变量会读取当前线程中的Looper，如果为空，也会抛出异常。
从上面两部分的源码，就能想到，为什么平时我们在UI线程中直接执行new Handler()是可以的，而在子线程中执行会报错，因为在应用启动时，主线程中的Looper已经初始化好了。

最后一步就是Looper.loop()函数了，这步的工作就是不断从MessageQueue中取消息，取不到就阻塞，取到就分发给Handler，这部分代码的细节，同学们自己去挖掘。

二、主线程的Handler分析

来看一下在ActivityThread中初始化的Handler:

private class H extends Handler {
    public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;
    public static final int PAUSE_ACTIVITY          = 101;
    public static final int PAUSE_ACTIVITY_FINISHING= 102;
    public static final int STOP_ACTIVITY_SHOW      = 103;
    public static final int STOP_ACTIVITY_HIDE      = 104;
    public static final int SHOW_WINDOW             = 105;
    public static final int HIDE_WINDOW             = 106;
    public static final int RESUME_ACTIVITY         = 107;
    public static final int SEND_RESULT             = 108;
    public static final int DESTROY_ACTIVITY        = 109;
    public static final int BIND_APPLICATION        = 110;
    public static final int EXIT_APPLICATION        = 111;
    public static final int NEW_INTENT              = 112;
    public static final int RECEIVER                = 113;
    public static final int CREATE_SERVICE          = 114;
    public static final int SERVICE_ARGS            = 115;
    public static final int STOP_SERVICE            = 116;
    
    ...

    public void handleMessage(Message msg) {
        if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
        switch (msg.what) {
            case LAUNCH_ACTIVITY: {
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
    
                r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                        r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                handleLaunchActivity(r, null);
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            } break;
            case RELAUNCH_ACTIVITY: {
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityRestart");
                ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord)msg.obj;
                handleRelaunchActivity(r);
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            } break;
            
            ...
            
        }
    
    }
}

这部分代码包含了很多的常量定义，从命名上我们可以感觉出来 ，好像都是和生命周期相关的，下面是一个handlerMessage来处理消息，由此我们就知道了为什么在Activity、Service、BroadCast这些组件的生命周期函数中，不能做耗时的任务，因为全是在主线程上运行的，耗时任务会导致ANR。之所以在这些函数中没法执行耗时任务，就诞生了一系列的工具类：IntentService、HandlerThread、LocalBroadcastManager。简单的看下源码你就会发现：

1、HandlerThread是一个自带Looper的线程，通过这个Looper可以创建Handler来实现子线程与主线程收发消息；
2、IntentService内部实现了HandlerThread来执行耗时任务，执行完成自动销毁Service；
3、LocalBroadcastManager被称为本地广播，之所以这么称呼，因为在其内部有主线程的Looper，所以可以给主线程发送任意消息，这个工具通常用作应用内的通信。

通过源码我们可以看到，消息机制在 Android 系统中的无处不在，同学们挖掘到更多使用Handler的地方，欢迎留言讨论。

延伸阅读：
1、理解Java中的ThreadLocal
2、详解 Android 中的 HandlerThread
3、Android IntentService完全解析 当Service遇到Handler
4、LocalBroadcastManager 的实现原理