概述

Handler是Android消息机制的上层接口。通过它可以轻松地将一个任务切换到Handler所在的线程中去执行。通常情况下，Handler的使用场景就是 更新UI。

Handler的使用

在子线程中，进行耗时操作，执行完操作后，发送消息，通知主线程更新UI。

public class Activity extends android.app.Activity {private Handler mHandler = new Handler(){@Override        public void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);// 更新UI}};@Override    public void onCreate(Bundle savedInstanceState, PersistableBundle persistentState) {super.onCreate(savedInstanceState, persistentState);setContentView(R.layout.activity_main);new Thread(new Runnable() {@Override            public void run() {// 执行耗时任务                ...                // 任务执行完后，通知Handler更新UI                Message message = Message.obtain();message.what = 1;mHandler.sendMessage(message);}}).start();}
}

Handler架构

Handler消息机制主要包括： MessageQueue、 Handler、 Looper这三大部分，以及 Message。

• Message：需要传递的消息，可以传递数据；
• MessageQueue：消息队列，但是它的内部实现并不是用的队列，而是通过单链表的数据结构来维护消息列表，因为单链表在插入和删除上比较有优势。主要功能是向消息池投递消息（ MessageQueue.enqueueMessage）和取走消息池的消息（ MessageQueue.next）。
• Handler：消息辅助类，主要功能是向消息池发送各种消息事件（ Handler.sendMessage）和处理相应消息事件（ Handler.handleMessage）；
• Looper：消息控制器，不断循环执行（ Looper.loop），从MessageQueue中读取消息，按分发机制将消息分发给目标处理者。

从上面的类图可以看出：

• Looper有一个MessageQueue消息队列；
• MessageQueue有一组待处理的Message；
• Message中记录发送和处理消息的Handler；
• Handler中有Looper和MessageQueue。

MessageQueue、Handler和Looper三者之间的关系： 每个线程中只能存在一个Looper，Looper是保存在ThreadLocal中的。 主线程（UI线程）已经创建了一个Looper，所以在主线程中不需要再创建Looper，但是在其他线程中需要创建Looper。 每个线程中可以有多个Handler，即一个Looper可以处理来自多个Handler的消息。 Looper中维护一个MessageQueue，来维护消息队列，消息队列中的Message可以来自不同的Handler。

Handler的运行流程

在子线程执行完耗时操作，当Handler发送消息时，将会调用 MessageQueue.enqueueMessage，向消息队列中添加消息。 当通过 Looper.loop开启循环后，会不断地从消息池中读取消息，即调用 MessageQueue.next， 然后调用目标Handler（即发送该消息的Handler）的 dispatchMessage方法传递消息， 然后返回到Handler所在线程，目标Handler收到消息，调用 handleMessage方法，接收消息，处理消息。

源码分析

在子线程创建Handler

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();}
}

从上面可以看出，在子线程中创建Handler之前，要调用 Looper.prepare()方法，Handler创建后，还要调用 Looper.loop()方法。而前面我们在主线程创建Handler却不要这两个步骤，因为系统帮我们做了。

主线程的Looper

在ActivityThread的main方法，会调用 Looper.prepareMainLooper()来初始化Looper，并调用 Looper.loop()方法来开启循环。

public final class ActivityThread extends ClientTransactionHandler {// ...    public static void main(String[] args) {// ...        Looper.prepareMainLooper();// ...        Looper.loop();}
}

Looper

从上可知，要使用Handler，必须先创建一个Looper。

初始化Looper：

public final class Looper {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));}public static void prepareMainLooper() {prepare(false);synchronized (Looper.class) {if (sMainLooper != null) {throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");}sMainLooper = myLooper();}}private Looper(Boolean quitAllowed) {mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);mThread = Thread.currentThread();}// ...
}

从上可以看出，不能重复创建Looper，每个线程只能创建一个。创建Looper，并保存在 ThreadLocal。其中ThreadLocal是线程本地存储区（Thread Local Storage，简称TLS），每个线程都有自己的私有的本地存储区域，不同线程之间彼此不能访问对方的TLS区域。

开启Looper

public final class Looper {// ...    public static void loop() {// 获取TLS存储的Looper对象        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;// 进入loop主循环方法        for (;;) {Message msg = queue.next();// 可能会阻塞，因为next()方法可能会无线循环            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 dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;final long dispatchEnd;try {// 获取msg的目标Handler，然后分发Message                msg.target.dispatchMessage(msg);dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;}finally {if (traceTag != 0) {Trace.traceEnd(traceTag);}}// ...            msg.recycleUnchecked();}}
}

Handler

创建Handler：

public class Handler {// ...    public Handler() {this(null, false);}public Handler(Callback callback, Boolean async) {// ...        // 必须先执行Looper.prepare()，才能获取Looper对象，否则为null        mLooper = Looper.myLooper();if (mLooper == null) {throw new RuntimeException(                "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()                        + " that has not called Looper.prepare()");}mQueue = mLooper.mQueue;// 消息队列，来自Looper对象        mCallback = callback;// 回调方法        mAsynchronous = async;// 设置消息是否为异步处理方式}
}

发送消息：

子线程通过Handler的post()方法或send()方法发送消息，最终都是调用 sendMessageAtTime()方法。

post方法：

public final Boolean post(Runnable r){return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
public final Boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis){return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);
}
public final Boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis){return sendMessageAtTime(getPostMessage(r, token), uptimeMillis);
}
public final Boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis){return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {Message m = Message.obtain();m.callback = r;return m;
}

send方法：

public final Boolean sendMessage(Message msg){return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final Boolean sendEmptyMessage(int what){return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final Boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {Message msg = Message.obtain();msg.what = what;return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final Boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {Message msg = Message.obtain();msg.what = what;return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
}
public final Boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){if (delayMillis < 0) {delayMillis = 0;}return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
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);
}
private Boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {msg.target = this;if (mAsynchronous) {msg.setAsynchronous(true);}return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

分发消息

在loop()方法中，获取到下一条消息后，执行 msg.target.dispatchMessage(msg)，来分发消息到目标Handler。

public class Handler {// ...    public void dispatchMessage(Message msg) {if (msg.callback != null) {// 当Message存在回调方法，调用该回调方法            handleCallback(msg);} else {if (mCallback != null) {// 当Handler存在Callback成员变量时，回调其handleMessage()方法                if (mCallback.handleMessage(msg)) {return;}}// Handler自身的回调方法            handleMessage(msg);}}private static void handleCallback(Message message) {message.callback.run();}
}

总结