我们知道，在android开发中，耗时操作是不能再主线程中执行的，否则会导致ANR。但是我们又不能在子线程中去更新UI，因为管理view绘制的ViewRootImpl会检查线程
void checkThread() {
if (mThread != Thread.currentThread()) {
throw new CalledFromWrongThreadException(
"Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
}
}
在这种场景下，我们一般会用到android中的消息机制，即Handler。Handler的作用和使用方法这里就不细说了。这里主要观察Handler的功能是如何实现的。
看一下Handler的构造函数,Handler的构造函数很多，但最终都会回调到这里
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;
}
或者这里
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
从上面的构造函数可以看到，如果Looper为null的话，会抛出异常。即在使用Handler前必须构造Looper。那为什么我们平时使用的时候没有构造这个Looper呢。这是因为我们的UI线程也就是ActivityThread，在主线程的入口main方法中会通过Looper.prepareMainLooper()方法来创建主线程的Looper。具体的下面会讲，这里我们知道，Handler必须配合Looper使用。而Looper内有一个属性是MessageQueue，所以我们先来看一下MessageQueue
MessageQueue
MessageQueue即android中的消息队列，是通过单链表实现的，因为单链表在数据插入和删除上比较有优势。MessageQueue主要包含三个操作，enqueueMessage(),next()和quit()。分别是插入一个消息，取出并删除一个消息，清空消息池中消息。下面看一下他们的源码
enqueueMessage()
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
//msg.target指的是Handler对象，后面会讲到
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;
}
可以看到，enqueueMessage的确是向单链表中添加message
next()
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
//无限循环
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
next()方法内部是一个无限循环。每当消息队列中有Message时，就将这个Message返回并在链表中删除
quit()
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked();
} else {
removeAllMessagesLocked();
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
nativeWake(mPtr);
}
}
参数safe为false时，执行了removeAllMessagesLocked(),该方法的作用是把MessageQueue消息池中所有的消息全部清空，无论是延迟消息（延迟消息是指通过sendMessageDelayed或通过postDelayed等方法发送的需要延迟执行的消息）还是非延迟消息。
当参数safe为true时，执行了removeAllFutureMessagesLocked方法，通过名字就可以看出，该方法只会清空MessageQueue消息池中所有的延迟消息，并将消息池中所有的非延迟消息派发出去让Handler去处理，removeAllFutureMessagesLocked()相比于removeAllMessagesLocked()方法安全之处在于清空消息之前会派发所有的非延迟消息。
Looper
Looper.prepare()
Looper，顾名思义，循环
看一下Looper的构造函数
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
这是一个私有的构造函数，不能直接调用
真正构造Looper的是Loopre.prepare()方法和prepareMainLooper()方法：
public static void prepare() {
prepare(true);
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//多次构造Looper抛出异常，一个线程最多只有一个Looper
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
/**
* Initialize the current thread as a looper, marking it as an
* application's main looper. The main looper for your application
* is created by the Android environment, so you should never need
* to call this function yourself. See also: {@link #prepare()}
*/
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
//如果在主线程中手动构造Looper则报错，因为主线程已经有Looper了
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
结合以上方法，我们可以看到。
Looper.prepare()方法和prepareMainLooper()方法都调用了prepare(）;
而prepare()方法很简单，new了一个Looper并添加到ThreadLocal(功能见下面说明)。
这里的quitAllowed指的是当前Looper循环是否允许退出，这也是子线程Looper和UI线程Looper构造时的区别。即主线程的Looper不允许退出循环,而子线程的Looper可以退出循环
Android给我们提供了两个退出Looper循环的方法：
public void quit() {
mQueue.quit(false);
}
和
public void quitSafely() {
mQueue.quit(true);
}
一目了然，只是调用了MessageQueue内部的quit方法，上面已经讲过。需要补充的是，无论是调用了quit方法还是quitSafely方法只会，Looper就不再接收新的消息。即在调用了Looper的quit或quitSafely方法之后，消息循环就终结了，这时候再通过Handler调用sendMessage或post等方法发送消息时均返回false，表示消息没有成功放入消息队列MessageQueue中，因为消息队列已经退出了。
重点：如果我们手动创建了Looper处理事务，当事务处理完成之后应该调用quit或者quitSafely方法退出循环，否则这个子线程就会一直处于等待状态，如果退出循环，子线程会立即终止。
所以当我们需要构造Looper时，调用Looper.prepare()即可。调用之后，Looper的构造函数做了两件事：
1.new了一个MessageQueue（即消息队列）并保存在Looper内部。
2.将当前线程保存在Looper内部
说明：这里的sThreadLocal类型是ThreadLocal。
ThreadLocal是一个线程内部的数据储存类，通过它可以在指定的线程储存数据，数据储存后只有在指定的线程可以获取到。
在这里，即把Looper对象储存到该线程中了。需要使用的时候get出来即可。这一点我们可以通过Looper.myLooper()来验证：
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
Looper构造完成之后，我们得让他循环起来
Looper.loop()
看一下源码：
public static void loop() {
//构造完成之后，通过myLooper()取得该线程的looper
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
//取出在Looper构造函数中new的消息队列
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();
//无限循环
for (;;) {
//我们知道，queue.next()这个方法也是无限循环的
//只有我们调用了quit方法之后queue.next()才会返回空
//也就是说，除非我们调用Looper.quit()方法，否则loop方法会一直循环下去
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 {
//获取到消息后，调用handler的dispatchMessage方法将消息分发
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();
}
}
通过源码可以看到，loop()方法和queue.next()一样，也是一个无限循环的方法。并且loop()方法内部调用了queue.next()方法。而next()是一个阻塞操作，当消息队列中没有Message时，queue.next()阻塞，导致loop()方法也一直阻塞在这里，当消息队列中有Message时，立马会被loop()方法获取到。然后调用Handler的dispatchMessage()方法。而dispatchMessage()方法内部又会根据我们传入的参数来调用对应的handleMessage()方法。这样就从消息添加到消息队列，取出消息，又回到我们熟悉的handleMessage啦。接下来我们就讲讲Handler
Handler
在了解了MessageQueue和Looper之后，我们回到Handler的构造方法：
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;
}
对于上面的mLooper和mQueue我们已经知道是咋回事了。
至于mCallback，他的类型是Callback，Callback是Handler内部的一个interface
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
里面只有一个方法，下面还会讲到,先不细说
这里先看一下Handler是如何发送一个消息的，又是如何把消息添加到MessageQueue里的
Handler发送消息的方法很多，
但不论是什么发送方法，最后都会回调到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);
}
内部只是判断了一下消息队列的合法性，接着调用了enqueueMessage()方法：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//注意：上面多次提到的msg.target即为Handler对象，在这里得到证实
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
在这里可以清楚的看到，源码中先将该Handler对象赋值给Message的target属性。
接着调用了queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);也就是将消息插入了消息队列当中。
但是需要注意的是，这里的queue（消息队列）是我们在构造Handler时，在Handler的构造方法中新建了Looper，然后在该Looper的构造方法中new新建了这个MessageQueue。所以，这个queue是存在于接收消息线程中的。
结合上面我们现在知道，当发送一个消息的时候，首先会将Handler对象赋值给Message的target属性，并将Message加入到这个线程对应Looper中的MessageQueue里。然后在Looper的Loop.loop()方法中，通过MessageQueue的next()方法取得这个消息（Message）。然后调用msg.target.dispatchMessage(msg);也就是执行了Handler的dispatchMessage()方法。这样一来，消息就从发送消息的线程发送到了接收消息的线程。
我们再看看dispatchMessage()这个方法中具体做了什么:
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
//利用Handler的post（）方法发送消息
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
//Handler构造函数中的Callback
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//我们经常复写Handler的handleMessage（）方法
handleMessage(msg);
}
}
msg.callback是啥呢？要说清楚这个，我们还是得先看看Handler的post()方法：
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
这里又把Runnable传给了getPostMessage(r)方法，不着急，继续看：
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
看到这里就很明白了，其实post方法在内部new了一个Message，然后把Runable赋值给了Message的callback属性。
所以，回到dispatchMessage方法中，如果我们利用Handler的post（）方法发送消息，则msg.callback!=null,直接回调handleCallback(msg)方法：
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
也就是执行了Runable中的run()方法。没毛病，和我们想的一样
那么mCallback又是啥呢？还记得Handler构造函数中的mCallback不？对的，就是这个。
也就是说，如果我们构造Handler时，传入Callback对象，则会执行这个Callback中的handleMessage()方法，写法如下：
private Handler mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
}
//返回true，则不再回调Handler中的handleMessage方法。
return false;
}
});
返回值如果返回true，则不再回调Handler中的handleMessage方法。
如果为false，则会回调Handler中的handleMessage方法。
而我们平时常用的写法：
private Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
相当于继承Handler，复写了Handler的handleMessage()方法。也就是说这是一个匿名内部类。
但是这样存在一个问题。
由于Activity和Handler的生命周期不一致，如果子线程耗时操作还没结束时，我们把Activity关闭(finish)。因为这个时候耗时操作还没结束，而匿名内部类又持有外部类(Activity)的引用，所以这个时候Handler持有了Activity的引用。这就导致虽然Activity已经finish()。但是内存却不能被回收，导致内存泄漏。
所以一定要使用这种方式的话最好使用弱引用，否则应该避免这种使用方式。
总结
最后我们总结一下Handler机制的流程：
1.构造Looper，在主线程中不必手动构造，已经存在Looper。
在子线程中需要使用Looper.perpar()构造Looper，用Looper.myLooper()取得Looper，用Looper.loop()开始循环，用Looper.quit()终止循环。
2.在Looper的构造方法内部，会new一个MessageQueue，并储存在Looper内部
3.Looper构造完成之后添加到ThreadLocal中
4.构造Handler，在构造方法中记录该线程的Looper，Looper中的MessageQueue以及Callback
5.发送消息前，要构造Message消息，如果用户没有传入Message消息，则通过Message.obtain()从消息池中获取一个Message。否则使用用户传进来的Message。如果是使用Handler的post()方法发送消息，则把Runable赋值给Message的callback属性。其他情况下，Message的callback属性为null。最后一步，把Handler赋值给Message的target属性。
6.Message构造完成之后，调用第4步中记录的MessageQueue将Message添加到消息队列。
7.添加到消息队列的Message会被Looper.loop()取出
8.从消息队列获取到Message后，调用msg.target.dispatchMessage(msg)，也就是调用Handler的dispatchMessage()方法
9.dispatchMessage()方法根据用户传入的参数，回调相应的handleMessage()方法。