前言
【深入了解Android多线程】当前分为三个部分，这三个部分一起阅读，能更好的帮助你理解，Android在多线程方面设计与优化。
- 深入了解Android多线程（一）Java线程基础
- 深入了解Android多线程（二）线程的性能优化
- 深入了解Android多线程（三）Handler与多线程
Handler并不陌生，在android开发中经常使用它来进行UI线程和子线程间的通信，当然如果你不了解也没有关系，文章中会介绍它的简单用法，你只需要知道它在Android开发中与多线程之间密不可分，既然它如此多线程之间联系的如此密切，那么我们就有必要了解它的运行原理了。
Handler的简单使用
先来看一下handler在Android开发中经典使用场景
//ui对象
TextView textView=findViewById(R.id.textView);
//创建handler
Handler handler=new Handler();
//创建一个线程池
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
//创建一个后台任务
service.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//模拟耗时操作
try {
Thread.sleep(4000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
handler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
textView.setText("修改一下");
}
});
}
});
上述代码中，开启了一个线程并模拟一段时间的后台任务，在后台任务执行完毕后，使用handler发送（post）了一个任务并将该任务切换到UI线程执行。
需要注意的是，通过handler post或者send的任务并不一定是在UI线程中执行的，这个任务总会在创建handler的线程中执行，上述示例中的handler正好是UI线程中创建，所以post的任务才会在UI线程中执行。
再来看一个handler不在UI线程创建的例子
//在主线程中开启handler
Handler handler = new Handler();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
handler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.e(TAG, "主线程：" + Thread.currentThread().getName());
}
});
}
}).start();
//创建一个线程池
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
service.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler();
handler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.e(TAG, "子线程：" + Thread.currentThread().getName());
}
});
Looper.loop();
}
});
上面的代码分别实现了在主线程中创建handler，在子线程中通过handler发送一个打印当前线程名字的任务，和在子线程创建一个handler，在子线程中通过handler发送一个打印当前线程名字的任务。运行结果如下
运行结果，证实了上面的结论，通过handler post或者send的任务会是在创建handler的线程中执行的。
等等！代码里面的Looper.prepare是什么？
Looper是Handler运行机制的一部分，它负责将handler发送到MessageQuene中任务取出来，在UI线程中使用handler我们不需要创建Looper，是因为UI线程中已经创建好了一个Looper，但是如果在其他线程中创建Handler，我们就需要通过Looper.prepare创建一个Looper。
实际上Looper、Handler以及MessageQuene三者的关系密不可分，它们共同组成了Android的消息机制，下面就将详细讲解。
Android的消息模型
在Android中，消息的处理大致有以下几个过程
- 在线程A（一般是UI线程）中创建handler，开启线程B用于执行耗时操作。
- 当线程B需要与线程A进行通信时，在线程B中创建消息（Message或Runnable）。
- 使用已经创建的handler向消息队列（MessageQueue）中插入（post/send）消息。
- Looper开始循环，并从消息队列中取出消息，并将消息传给handler，这样这个消息就从线程B中来到了创建handler的线程A中。
- 根据开发者的要求处理消息。
下面就分别讲解各个部分的工作原理
MessageQueue的工作原理
MessageQueue在Android称之为消息队列，虽然是队列，但实际上它的内部是通过单链表实现的，单链表在数据的插入和删除上比较好的性能优势。
MessageQueue中通过enqueueMessage向链表中插入数据，通过next方法取出数据。
需要注意的是next()是一个阻塞方法，当链表中没有消息时，next会一直阻塞在那里。
Looper的工作原理
Looper在Android的消息机制中主要用于循环消息队列，当它发现消息队列中有新的消息时就会立即处理，否则会一直阻塞在那里。
在上面的例子里我们已经说过了，使用handler必须要先创建一个Looper，创建Looper有两个方法
- Looper.prepare();
这个方法用于在子线程中开启一个Looper - Looper.prepareMainLooper();
该方法用于在UI线程中开启一个Looper，因为主线程的Looper比较特殊，所以Looper单独提供了初始化方法。
如果你需要获取主线程的Looper，可以通过Looper.getMainLooper()在任何地方、任何线程中获得主线程的Looper。
创建完Looper后，你还需要开启循环，Looper才可以正常工作。
开启循环的方法主要是
- Looper.loop()。
loop()的内部是一个死循环，它会不停的从消息队列取出消息，如果消息的队列的next()返回null，则会跳出循环，如下所示
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
……
}
因为next()是一个阻塞方法，当消息队列中没有消息时，它并不会返回null，而是一直阻塞在那里。那消息队列什么时候会返回null呢？这个我们暂时不说，接着往下看。
如果msg不为空，Looper就会开始处理这条消息： msg.target.dispatchMessage(msg);msg.target就是发送这条消息的handler对象。这样Handler发送的消息就又交给它的dispatchMessage方法处理了。
Looper也提供了退出循环的方法。
- quit()
- quitSafely()
这两个方法区别在于quit会直接退出Looper，而quitSafely只是设定一个退出标记，它会把消息队列中已有的消息全部处理完，才会退出Looper。
Looper退出后，通过handler发送的消息都会失败，handler的send方法会返回false。
子线程中创建了Looper，在所有的事件处理完毕后需要退出Looper，否则该子线程会一直处于阻塞状态，继续占据系统资源，而Looper退出后，该线程就会终止。
Handler的工作原理
Handler的主要工作的就是消息的发送和接收。消息的发送主要使用send的一些方法（post内部也是send的实现）。
handler发送消息的过程仅仅是向消息队列中插入一条，然后消息队列的next就会返回这条消息给Looper，而Looper最终会把消息交给Handler处理，此时消息就转入到了创建handler所在线程中。
handler通过dispatchMessage(Message msg)来处理Message源码如下：
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
//handleCallback(msg) 实际上就是 message.callback.run();
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
首先检查Message的callback是否为空，不为空则交给handleCallback处理，其中callback就是一个runnable的对象，实际上就是handler.post(runnable)中runnable对象。
如果callbak为空，进入eles代码块，如果mCallback不为空，就调用mCallback的handleMessage来处理消息。
这里的Callback是一个接口，这个Callback允许我们在使用handler时，不需要派生一个子类，即可创建一个handler对象。
上面例子中我们在创建handler使用的无参构造方法中，默认就将callback设定为null。
如果mCallback为空，则调用handleMessage(msg)处理消息，handleMessage是一个空的方法，需要我们在派生Handler的子类实现，用于进一步对发送的消息做处理。源码如下
public void handleMessage(Message msg) {
}
为什么需要这样的消息机制呢？
首先，Android系统规定访问、修改UI只能在主线程中，如果在子线程中访问UI，那么程序就会抛出异常。而在Android中耗时操作是不能在主线程中操作的，所以访问网络、数据库等等这些耗时操作就不得不在子线程中执行了。如果在子线程中执行完毕的操作需要修改UI时？这时就轮到Android的消息机制出场了，再来看一个经典的使用场景：
private TextView mTextView;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mTextView = findViewById(R.id.textview);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
double d = 0;
for (int i = 0; i < 99999; i++) {
d += i;
}
Message message = new Message();
message.what = 1;
Bundle bundle = new Bundle();
bundle.putDouble("key", d);
message.setData(bundle);
handler.sendMessage(message);
}
}).start();
Handler handler=new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
if (msg.what == 1) {
mTextView.setText(msg.getData().getDouble("key") + "");
}
return true;
}
});
}
上述的代码展示了在一个新的线程中做耗时计算后，将计算结果输出到主线程中并展示的过程。
注意：上面创建handler时使用了我们在Handler的原理中说到的使用Callback的方式创建。
这里延伸一下，Android为什么不允许在子线程中修改UI？原因在于Android中的各种UI控件不是线程安全的，在多线程并发操作时会发生不可预期的状态，那为什么UI控件不加锁呢？因为锁会让UI访问的逻辑变得复杂，同时也会降低UI的访问效率。所以Android选择了性能很高的但线程运行模式。