Android 异步消息处理机制（Handler 、 Looper 、MessageQueue）源码解析
| 1、Handler的由来 |
当程序第一次启动的时候，Android会同时启动一条主线程（ Main Thread）来负责处理与UI相关的事件，我们叫做UI线程。
Android的UI操作并不是线程安全的（出于性能优化考虑），意味着如果多个线程并发操作UI线程，可能导致线程安全问题。
为了解决Android应用多线程问题—Android平台只允许UI线程修改Activity里的UI组建，就会导致新启动的线程无法改变界面组建的属性值。
简单的说：当主线程队列处理一个消息超过5秒,android 就会抛出一个 ANR(无响应)的异常,所以,我们需要把一些要处理比较长的消息,放在一个单独线程里面处理,把处理以后的结果,返回给主线程运行,就需要用的Handler来进行线程建的通信。
| ２、Handler的作用 |
２.１ 让线程延时执行
主要用到的两个方法：
final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)
final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
２.２ 让任务在其他线程中执行并返回结果
分为两个步骤：
在新启动的线程中发送消息
使用Handler对象的sendMessage()方法或者SendEmptyMessage()方法发送消息。
在主线程中获取处理消息
重写Handler类中处理消息的方法（void handleMessage(Message msg)），当新启动的线程发送消息时，消息发送到与之关联的MessageQueue。而Hanlder不断地从MessageQueue中获取并处理消息。
| ３、Handler更新UI线程一般使用 |
- 首先要进行Handler 申明，复写handleMessage方法( 放在主线程中)
private Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// TODO 接收消息并且去更新UI线程上的控件内容
if (msg.what == UPDATE) {
// 更新界面上的textview
tv.setText(String.valueOf(msg.obj));
}
super.handleMessage(msg);
}
};- 子线程发送Message给ui线程表示自己任务已经执行完成，主线程可以做相应的操作了。
new Thread() {
@Override
public void run() {
// TODO 子线程中通过handler发送消息给handler接收，由handler去更新TextView的值
try {
//do something
Message msg = new Message();
msg.what = UPDATE;
msg.obj = "更新后的值" ;
handler.sendMessage(msg);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();| 4、Handler原理分析 |
4.1 Handler的构造函数
① public Handler()
② public Handler(Callbackcallback)
③ public Handler(Looperlooper)
④ public Handler(Looperlooper, Callbackcallback)
- 第①个和第②个构造函数都没有传递Looper，这两个构造函数都将通过调用Looper.myLooper()获取当前线程绑定的Looper对象，然后将该Looper对象保存到名为mLooper的成员字段中。
下面来看①②个函数源码：
113 public Handler() {
114 this(null, false);
115 }
127 public Handler(Callback callback) {
128 this(callback, false);
129 }
//他们会调用Handler的内部构造方法
188 public Handler(Callback callback, boolean async) {
189 if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
190 final Class<? extends Handler> klass = getClass();
191 if ((klass.isAnonymousClass() ||klass.isMemberClass()
|| klass.isLocalClass()) &&
192 (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
193 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
194 klass.getCanonicalName());
195 }
196 }
197/************************************ 198 mLooper = Looper.myLooper(); 199 if (mLooper == null) { 200 throw new RuntimeException( 201 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); 202 } 203 mQueue = mLooper.mQueue; 204 mCallback = callback; 205 mAsynchronous = async; 206 } 我们看到暗红色的重点部分：
通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，又通过这个Looper实例获取了其中保存的MessageQueue（消息队列）。每个Handler 对应一个Looper对象，产生一个MessageQueue
- 第③个和第④个构造函数传递了Looper对象，这两个构造函数会将该Looper保存到名为mLooper的成员字段中。
下面来看③④个函数源码：
136 public Handler(Looper looper) {
137 this(looper, null, false);
138 }
147 public Handler(Looper looper, Callback callback) {
148 this(looper, callback, false);
149 }
//他们会调用Handler的内部构造方法
227 public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
228 mLooper = looper;
229 mQueue = looper.mQueue;
230 mCallback = callback;
231 mAsynchronous = async;
232 }
- 第②个和第④个构造函数还传递了Callback对象，Callback是Handler中的内部接口，需要实现其内部的handleMessage方法，Callback代码如下:
80 public interface Callback {
81 public boolean More ...handleMessage(Message msg);
82 } Handler.Callback是用来处理Message的一种手段，如果没有传递该参数，那么就应该重写Handler的handleMessage方法，也就是说为了使得Handler能够处理Message，我们有两种办法：
1. 向Hanlder的构造函数传入一个Handler.Callback对象，并实现Handler.Callback的handleMessage方法
2. 无需向Hanlder的构造函数传入Handler.Callback对象，但是需要重写Handler本身的handleMessage方法
也就是说无论哪种方式，我们都得通过某种方式实现handleMessage方法，这点与Java中对Thread的设计有异曲同工之处。
4.2 Handle发送消息的几个方法源码
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
} public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
} public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
} 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);
}我们可以看出他们最后都调用了sendMessageAtTime（），然后返回了enqueueMessage方法，下面看一下此方法源码：
626 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//把当前的handler作为msg的target属性
627 msg.target = this;
628 if (mAsynchronous) {
629 msg.setAsynchronous(true);
630 }
631 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
632 }在该方法中有两件事需要注意：
msg.target = this
该代码将Message的target绑定为当前的Handler
- queue.enqueueMessage
变量queue表示的是Handler所绑定的消息队列MessageQueue，通过调用queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)我们将Message放入到消息队列中。
过下图可以看到完整的方法调用顺序：
| ５、Looper原理分析 |
我们一般在主线程申明Handler，有时我们需要继承Thread类实现自己的线程功能，当我们在里面申明Handler的时候会报错。其原因是主线程中已经实现了两个重要的Looper方法，下面看一看ActivityThread.java中main方法的源码：
public static void main(String[] args) {
//......省略
5205 Looper.prepareMainLooper();//>
5206
5207 ActivityThread thread = new ActivityThread();
5208 thread.attach(false);
5209
5210 if (sMainThreadHandler == null) {
5211 sMainThreadHandler = thread.getHandler();
5212 }
5213
5214 AsyncTask.init();
5215
5216 if (false) {
5217 Looper.myLooper().setMessageLogging(new
5218 LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
5219 }
5220
5221 Looper.loop();//>
5222
5223 throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
5224 }
5225}5.1 首先看prepare()方法
70 public static void prepare() {
71 prepare(true);
72 }
73
74 private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//证了一个线程中只有一个Looper实例
75 if (sThreadLocal.get() != null) {
76 throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
77 }
78 sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
79 }该方法会调用Looper构造函数同时实例化出MessageQueue和当前thread.
186 private Looper(boolean quitAllowed) {
187 mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
188 mThread = Thread.currentThread();
189 }
182 public static MessageQueue myQueue() {
183 return myLooper().mQueue;
184 }
prepare()方法中通过ThreadLocal对象实现Looper实例与线程的绑定。
５.2 loop()方法
109 public static void loop() {
110 final Looper me = myLooper();
111 if (me == null) {
112 throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
113 }
114 final MessageQueue queue = me.mQueue;
115
118 Binder.clearCallingIdentity();
119 final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
120
121 for (;;) {
122 Message msg = queue.next(); // might block
123 if (msg == null) {
124
125 return;
126 }
127
129 Printer logging = me.mLogging;
130 if (logging != null) {
131 logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
132 msg.callback + ": " + msg.what);
133 }
//重点****
135 msg.target.dispatchMessage(msg);
136
137 if (logging != null) {
138 logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
139 }
140
142 // identity of the thread wasn't corrupted.
143 final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
144 if (ident != newIdent) {
145 Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
146 + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
147 + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
148 + msg.target.getClass().getName() + " "
149 + msg.callback + " what=" + msg.what);
150 }
151
152 msg.recycleUnchecked();
153 }
154 }首先looper对象不能为空，就是说loop()方法调用必须在prepare()方法的后面。
Looper一直在不断的从消息队列中通过MessageQueue的next方法获取Message，然后通过代码msg.target.dispatchMessage(msg)让该msg所绑定的Handler（Message.target）执行dispatchMessage方法以实现对Message的处理。
Handler的dispatchMessage的源码如下：
93 public void dispatchMessage(Message msg) {
94 if (msg.callback != null) {
95 handleCallback(msg);
96 } else {
97 if (mCallback != null) {
98 if (mCallback.handleMessage(msg)) {
99 return;
100 }
101 }
102 handleMessage(msg);
103 }
104 }我们可以看到Handler提供了三种途径处理Message，而且处理有前后优先级之分：首先尝试让postXXX中传递的Runnable执行，其次尝试让Handler构造函数中传入的Callback的handleMessage方法处理，最后才是让Handler自身的handleMessage方法处理Message。
| ６、如何在子线程中使用Handler |
Handler本质是从当前的线程中获取到Looper来监听和操作MessageQueue，当其他线程执行完成后回调当前线程。
子线程需要先prepare（）才能获取到Looper的，是因为在子线程只是一个普通的线程，其ThreadLoacl中没有设置过Looper，所以会抛出异常，而在Looper的prepare（）方法中sThreadLocal.set(new Looper())是设置了Looper的。
６.1 实例代码
定义一个类实现Runnable接口或继承Thread类（一般不继承）。
class Rub implements Runnable {
public Handler myHandler;
// 实现Runnable接口的线程体
@Override
public void run() {
/*①、调用Looper的prepare()方法为当前线程创建Looper对象并， 创建Looper对象时，它的构造器会自动的创建相对应的MessageQueue*/
Looper.prepare();
/*.②、创建Handler子类的实例，重写HandleMessage()方法，该方法处理除当前线程以外线程的消息*/
myHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
String ms = "";
if (msg.what == 0x777) {
}
}
};
//③、调用Looper的loop()方法来启动Looper让消息队列转动起来
Looper.loop();
}
}注意分成三步：
１．调用Looper的prepare()方法为当前线程创建Looper对象，创建Looper对象时，它的构造器会创建与之配套的MessageQueue。
２．有了Looper之后，创建Handler子类实例，重写HanderMessage()方法，该方法负责处理来自于其他线程的消息。
３．调用Looper的looper()方法启动Looper。
然后使用这个handler实例在任何其他线程中发送消息，最终处理消息的代码都会在你创建Handler实例的线程中运行。
| ７、总结 |
Handler：
发送消息，它能把消息发送给Looper管理的MessageQueue。
处理消息，并负责处理Looper分给它的消息。
Message：
Handler接收和处理的消息对象。
Looper：
每个线程只有一个Looper，它负责管理对应的MessageQueue，会不断地从MessageQueue取出消息，并将消息分给对应的Hanlder处理。
主线程中，系统已经初始化了一个Looper对象，因此可以直接创建Handler即可，就可以通过Handler来发送消息、处理消息。 程序自己启动的子线程，程序必须自己创建一个Looper对象，并启动它，调用Looper.prepare()方法。
prapare()方法：保证每个线程最多只有一个Looper对象。
looper()方法：启动Looper，使用一个死循环不断取出MessageQueue中的消息，并将取出的消息分给对应的Handler进行处理。
MessageQueue：由Looper负责管理，它采用先进先出的方式来管理Message。
Handler的构造方法，会首先得到当前线程中保存的Looper实例，进而与Looper实例中的MessageQueue想关联。
Handler的sendMessage方法，会给msg的target赋值为handler自身，然后加入MessageQueue中。