在Android里面更新UI经常用到Handler，但仅限于“基本会用”的状态，时不时就出现一些不解的Exception，虽然通过网络，博客，基本把问题都解决了，但是也下定决心去学习一下原理，下面是学习后自己的一些理解和记录。
首先在官方文档上，一个标准的异步消息处理线程是这样写的：
class LooperThread extends Thread {
public Handler mHandler;
public void run() {
Looper.prepare();
mHandler = new Handler() {
public void handleMessage(Message msg) {
// process incoming messages here
}
};
Looper.loop();
}
}
里面主要有Looper、Handler、Message，查了一下对这三者的描述：
Looper：建立和管理一个基于消息队列（MessageQueue）的事件循环；
Handler：发送和处理与线程的消息队列相关的消息和Runnable对象；
Message：定义一个可以被发送到Handler的包含描述和任意数据对象的消息。
这里看到有一个消息队列（MessageQueue），很容易理解，就是放置Message的队列集合。
就顺着这个标准写法的代码看下去，首先是Looper.prepare()：
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));
}
可以看到Looper.prepare()的实现是在第二个构造方法里面，查找代码可以发现：
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
sThreadLocal是一个静态的存储Looper类型数据的ThreadLocal对象，那么sThreadLocal.get() 返回的就是一个Looper对象。
所以Looper.prepare()的作用就是，每个线程只能有一个Looper对象，如果已经有Looper对象，报"Only one Looper may be created per thread"异常，如果没有，新建一个Looper对象放入ThreadLocal中。
再看Looper()的源码：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
创建一个消息队列；绑定到当前线程中。
那么很容易得到下面的结论：
1.当前线程只能有一个Looper对象；
2.每个Looper管理一个MessageQueue。
Looper.prepare()的作用就是保证以上两点，Thread、Looper、MessageQueue就这样联系起来了。
然后接下来就是Handler，但在这之前，想想发现平时在Activity里面都是直接实现Handler的，并没有调用Looper.prepare()和Looper.loop()啊。
原因就是：Activity所在的线程是主UI线程，在Activity的源码里面，有一个ActivityThread，这就是Activity所在的线程，里面有这样一段代码：
public static void main(String[] args) {
...
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
...
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
这两段代码很容易懂了，就是主线程里面其实已经调用了Looper.prepare()和Looper.loop()了，而且可以看到还是符合上面的结论的。
那么继续看Handler，照例是进去看一看源码：
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;
}
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
首先当前线程一定要存在Looper对象，不然就报"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"异常，然后mQueue = mLooper.mQueue这就将MessageQueue与Handler也联系起来了。
Handler的构造方法就做了这么简单一件事，而里面的回调方法：
public void handleMessage(Message msg) { }
用过的都知道这里面就是对发送来的Message的处理逻辑实现，所以先来看一下Message和发送Message是怎样的。
先看Message，从对Message的描述可以知道“包含描述和任意数据对象”，在Message的源码可以看到它有很多属性字段，主要有arg1、arg2、what、obj、replyTo等：
1.arg1和arg2是用来存放整型数据的；
2.what是用来保存消息标示的；
3.obj是Object类型的任意对象；
4.replyTo是消息管理器，会关联到一个handler，handler就是处理其中的消息。
而发送消息就有很多方法了：
public final boolean sendMessage(Message msg) public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
而查看这些方法的源码可以发现最后都是
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
sendMessage()实际调用了sendMessageDelayed()，不过delayMillis为0而已。
那么看一下sendMessageAtTime(...)：
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);
}
如果消息队列里面有Message的话，调用enqueueMessage()：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
看第一行代码：
msg.target = this;
因为这些方法都是Handler类里面的，所以这个this是Handler本身，将Handler对象赋给Message的target字段，然后最后调用的是：
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) {
....
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;
}
...
}
return true;
}
代码很长！不过看逻辑和注释不难懂，按照message的when，消息标识，一个个根据时间的顺序调用msg.next，从而为每一个消息指定它的下一个消息是什么，这样就在没有队列集合的情况下相当于把消息“入队”了。
看到这里，知道了Message的构成，知道了sendMessage()等一堆发送Message的方法是将消息放入MessageQueue。
那么最后到底是怎么将Message和Handler关联起来，从而在Handler的handleMessage()里面处理Message呢？
看标准写法代码里面的最后一块，Looper.loop()：
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;
...
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
...
msg.target.dispatchMessage(msg);
...
}
}
代码也很长，显示里面关键的代码:
1.首先从Looper对象里面获得MessageQueue；
2.在一个死循环里面从消息队列里面取出消息；
3.将消息交给msg.target的dispatchMessage(Message)处理。
msg.target！上面说过，在handler调用发送Message的方法的时候，其中有一步，就是将handler本身赋给Message的target！所以明白了，就是这一步，将Message和Handler对象关联起来。继续看dispatchMessage()：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
public void handleMessage(Message msg) {
}
果然，Handler里面有dispatchMessage()，而dispatchMessage()里面就调用了handleMessage()，至于handleMessage的默认实现为空，很容易理解了，就是让我们去重写它，实现需要的消息处理逻辑。
绕了一大圈，把Looper的prepare()、loop()，Handler的handleMessage()、sendMessage()，Message等等都看了一遍源码，捋了一遍里面的逻辑，最后把这个消息处理机制的过程来个总结吧：
1.在一个线程里面，只有一个Looper对象，Looper对象被创建时，创建一个MessageQueue；
2.Handler在Looper之后创建，在构造时得到Looper实例，然后与Looper里面的MessageQueue关联起来；
3.Handler在发送Message的时候调用的sendMessageXXX(Message)中，将自身赋给Message的target字段，从而与Message关联起来，并将Message“入队”MessageQueue；
4.Handler重写handleMessage()，实现对Message的处理；
5.Looper的loop()不断循环从MessageQueue中取出Message，然后回调msg.target.dispatchMessage()，而msg.target就是Handler，dispatchMessage()最后调用的就是Handler的handleMessage()。
就到这里，如有错误欢迎指正，欢迎多多交流。