Handler机制（一）

安卓的异步消息处理机制就是handler机制。

主线程，ActivityThread被创建的时候就会创建LooperLooper被创建的时候创建MessageQueue。也就是说主线程会直接或简介创建出来Looper和MessageQueue。具体创建解释，参考:
Android异步消息处理机制完全解析，带你从源码的角度彻底理解

Handler的工作机制简单来说是这样的
1、Handler发送消息仅仅是调用MessageQueue的enqueueMessage向插入一条信息到MessageQueue

2、Looper不断轮询调用MeaasgaQueue的next方法

3、如果发现message就调用handler的dispatchMessage，ldispatchMessage被成功调用，接着调用handlerMessage()

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1、Handler的铁三角—— Handler、MessageQueue和Lopper

android的消息机制就是指Handler机制，Handler机制的运行需要MeeageQueue和Looper的辅助。

注意： 我们常常用Handler来更新UI，但是不是说Handler就是把用来更新UI的，我们的耗时的I/O操作，读取文件，访问网络等等都是可以在Handler里面操作的

2、MessageQueue（消息队列）的工作原理

MeaasgeQueue源码

MessageQueue中文翻译就是消息队列，它内部存储了一组信息，存放的是Message，以队列的形式对外提供了插入和删除的工作（虽然名字叫做队列，但是其内部的 存储结构是单链表）

主要 插入 和 读取 两个操作，这两个操作对应着两个方法：
插入（入队） enqueueMessage(Message msg, long when)
读取（出队） next()

enqueueMessage方法

    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) {
            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;
    }

next方法
next方法在这里是一个无限循环的方法，如果消息队列里面没有消息，那么他就会处于阻塞状态，当有新的消息到来的时，next就会返回这条消息并且将其从单链表中移除。

Message More ...next() {
128        // Return here if the message loop has already quit and been disposed.
129        // This can happen if the application tries to restart a looper after quit
130        // which is not supported.
131        final long ptr = mPtr;
132        if (ptr == 0) {
133            return null;
134        }
135
136        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
137        int nextPollTimeoutMillis = 0;
138        for (;;) {
139            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
140                Binder.flushPendingCommands();
141            }
142
143            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
144
145            synchronized (this) {
146                // Try to retrieve the next message.  Return if found.
147                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
148                Message prevMsg = null;
149                Message msg = mMessages;
150                if (msg != null && msg.target == null) {
151                    // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
152                    do {
153                        prevMsg = msg;
154                        msg = msg.next;
155                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
156                }
157                if (msg != null) {
158                    if (now < msg.when) {
159                        // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
160                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
161                    } else {
162                        // Got a message.
163                        mBlocked = false;
164                        if (prevMsg != null) {
165                            prevMsg.next = msg.next;
166                        } else {
167                            mMessages = msg.next;
168                        }
169                        msg.next = null;
170                        if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
171                        return msg;
172                    }
173                } else {
174                    // No more messages.
175                    nextPollTimeoutMillis = -1;
176                }
177
178                // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
179                if (mQuitting) {
180                    dispose();
181                    return null;
182                }
183
184                // If first time idle, then get the number of idlers to run.
185                // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
186                // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
187                if (pendingIdleHandlerCount < 0
188                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
189                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
190                }
191                if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
192                    // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
193                    mBlocked = true;
194                    continue;
195                }
196
197                if (mPendingIdleHandlers == null) {
198                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
199                }
200                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
201            }
202
203            // Run the idle handlers.
204            // We only ever reach this code block during the first iteration.
205            for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
206                final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
207                mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
208
209                boolean keep = false;
210                try {
211                    keep = idler.queueIdle();
212                } catch (Throwable t) {
213                    Log.wtf("MessageQueue", "IdleHandler threw exception", t);
214                }
215
216                if (!keep) {
217                    synchronized (this) {
218                        mIdleHandlers.remove(idler);
219                    }
220                }
221            }
222
223            // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
224            pendingIdleHandlerCount = 0;
225
226            // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
227            // so go back and look again for a pending message without waiting.
228            nextPollTimeoutMillis = 0;
229        }
230    }

3、Looper的工作原理

Looper中文翻译是轮询器或者消息泵或者循环。个人还是叫做轮询器比较形象一些。

3.1、Looper的作用

Looper是一个轮询器，它的作用不断轮询MessageQueue，当如果有新的消息就交给Handler处理，如果轮询不到新的消息，那就自身就处于阻塞状态。

3.2、Looper的构造函数创建了MessageQueue

我们通过查看Loop而这个类，可以发现的他的构造方法里面创建了一个MessageQueue，然后将当前线程的对象保存起来

    private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }

3.3、new Handler的hanlder不能没有Looper

new出来一个Handler但是没有创建Looper的话就会报错。

"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); ，
解决办法就是new Handler的时候加上Looper.prepare();

如下代码中，如果handler2加上Looper.prepare();没有就会报错

public class MainActivity extends Activity {   
    private Handler handler1;  
    private Handler handler2;  

    @Override  
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
        super.onCreate(savedInstanceState);  
        setContentView(R.layout.activity_main);  
        handler1 = new Handler();  
        new Thread(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                Looper.prepare();  
                handler2 = new Handler();  
            }  
        }).start();  
    }  

}

3.4、主线程（ActivityThread），被创建的时候就会创建一个Looper

线程默认是没有Looper的，但是为什么在主线程没有创建的Looper就可以使用Handler？主线程是特别的。主线程，也就是ActivityThread，主线程被创建的时候就会创建一个Looper，这点是比较特殊的，也正因为这点，所以我们在主线程创建了Handler就直接能用了。

3.5、Looper的ThreadLocal

Looper有一个特殊的概念，那就是ThreadLocal，（他并不是线程），他的作用是帮助Handler获得当前线程的Looper（多个线程可能有多个Looper）

Looper 的几个方法

• 创建：
  Looper.prepare() : 为当前线程创建一个Looper
  prepareMainLooper() ： UI线程（ActivityThread）创建Looper的

• 开启：
  Looper.loop() : 开启消息轮询

• 退出
  quit() : 直接退出Looper
  quitSafely() : 设定一个标记，只有当目前已有消息处理完毕之后才会执行退出操作。

注意：当Looper退出后，Handler就无法发送消息，send出去的消息会返回false；当我们在子线程中创建了Looper并且所有的消息都处理完毕的时候，要记得调用 quit 方法，不让这个Looper就一直处于阻塞状态一直那么等待下去

Looper这个类里面最重要的方法就是loop()开启消息循环这个方法了，看一下代码：

Run the message queue in this thread. Be sure to call quit() to end the loop.
108
109    public static void More ...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
116        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
117        // and keep track of what that identity token actually is.
118        Binder.clearCallingIdentity();
119        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
120
121        for (;;) {
122            Message msg = queue.next(); // might block
123            if (msg == null) {
124                // No message indicates that the message queue is quitting.
125                return;
126            }
127
128            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
129            Printer logging = me.mLogging;
130            if (logging != null) {
131                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
132                        msg.callback + ": " + msg.what);
133            }
134
135            msg.target.dispatchMessage(msg);
136
137            if (logging != null) {
138                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
139            }
140
141            // Make sure that during the course of dispatching the
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    }

通过代码我们知道：looper方法是一个死循环，唯一跳出的循环的方式是MessageQueue的next方法返回null，但是基本上是不可能的。如果我们不手动调用quit或者quitSafely方法的话，MessageQueue的next方法是不可能返回null的。
因为当MessageQueue没有消息时，next方法会一直阻塞在那里，因为MessageQueue的next方法阻塞了，就导致Looper的loop方法也一直在阻塞了。
这里我们那一分为二的谈，

• loop轮询不到消息：那么处于阻塞状态，然后就没有然后了，除了又轮询到了新的消息
• loop轮到了新的消息：Looper就会处理消息
  1、msg.target.dispatchMessage(msg)，这里的 msg.targe就是指Handler对象
  2、一圈下来，Handler发送的消息有交给了自己的dispatchMessage方法来处理了。（这个dispatchMessage方法不是Handler自己调用时，是与Handler相相关的Looper简介调用的），这样下来，就成功地将逻辑切换到指定的线程当中去了

4、Handler的工作原理

4.1、Handler主要工作

主要工作：消息的 发送 和 接受 。

4.2、Handler消息发送的形式

先附上两份最简单的日常正常使用post和send方式的代码

send方式sendEmptyMessage方法的小demo

public class MainActivity extends Activity {

    private static final int MSG_CHANGE_TEXT = 0x2001;
    private TextView mTv;

    private Handler handler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);

            switch (msg.what){
                case MSG_CHANGE_TEXT:
                    mTv.setText("send方式修改的文字");
                    break;
            }
        }
    };;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mTv= (TextView) findViewById(R.id.mTv);
        mTv.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                handler.sendEmptyMessage(MSG_CHANGE_TEXT);
            }
        });
    }
}

post方式的postDelayed方法的小demo

public class MainActivity extends Activity {
    private Handler handler;
    private TextView mTv;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        handler = new Handler();

        mTv = (TextView) findViewById(R.id.mTv);

        mTv.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                change();
            }
        });

    }

    private void change(){
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                handler.postDelayed(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        mTv.setText("啊哈哈哈");
                    }
                },300);
            }
        }).start();
    }
}

两种形式，post和send
其实post最终还是会调用send

Handler的部分post和send的源码

post部分

我们发现，5个关于post的方法里面，调来调去就是3个方法
sendMessageDelayed
sendMessageAtTime
sendMessageAtFrontOfQueue （postAtFrontOfQueue方法一家独有）

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);
}


public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r)
{
        return sendMessageAtFrontOfQueue(getPostMessage(r));
}

send部分
我们发现，send相关的方法也有5个，这5个方法调用的就是这么几个方法
sendMessageDelayed
sendMessageAtTime
sendEmptyMessageDelayed （sendEmptyMessage方法一家独占）

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);
}

殊途同归，最后10 个方法都进入了enqueueMessage方法

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

我们看到，5个post方法，5个send方法，这10个方法加起来调来调去也就是另外的4个方法，分别是

sendMessageDelayed （post和send都有调用）
sendMessageAtTime （post和send都有调用）
sendMessageAtFrontOfQueue （postAtFrontOfQueue方法一家独有）
sendEmptyMessageDelayed （sendEmptyMessage方法一家独占）

我们发现，sendMessageAtTime和sendMessageAtFrontOfQueue这两个方法最终都是调用Handler里面的enqueueMessage方法

sendMessageDelayed调用了sendMessageAtTime，sendMessageAtTime最后也是调用enqueueMessage

最曲折的路线，sendEmptyMessageDelayed调用了sendMessageDelayed，然后sendMessageDelayed sendMessageAtTime，最后sendMessageAtTime调用enqueueMessage。

也就是说，除了post方式的postAtFrontOfQueue方法所调用的sendMessageAtFrontOfQueue方法不用postAtTime，
其他的post和send加起来的9个方法都直接或者间接地调用了
postAtTime 方法。

小结

最终，5个send的方法和5和post的方法，post和send加起来的9个方法都利用postAtTime进入了enqueueMessage方法，

剩下1个的独特的postAtFrontOfQueue方法利用sendMessageAtFrontOfQueue也进入了enqueueMessage方法

Handler的enqueueMessage方法调用了MessageQueue里面的enqueueMessage，enqueueMessage就是让Hadler通过post或者send发送过来的Message进入到MessageQueue的队列。

4.3、Handler消息接收的形式

再一遍简要地附上handler工作形式

1、Handler发送消息仅仅是调用MessageQueue的enqueueMessage向插入一条信息到MessageQueue

2、Looper不断轮询调用MeaasgaQueue的next方法

3、如果发现message就调用handler的dispatchMessage，ldispatchMessage被成功调用，接着调用handlerMessage()

在4.2里面我们看了Handler的发送相关代码，接下来看一下接收的。

dispatchMessage方法

dispatchMessage会判断三种情况

1、如果是post发送来的message，那么就让这个message所持有的Runnable执行run方法，非常简单。
Message的Callback 是一个Runnable对象，Handler的post的重载的函数不管参数多少，肯定都是有Runnable的。

    private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
    }

2、如果是利用Handler(Callback callback) 构造函数实例化的Handler，也就是构造函数里面传入了一个CallBack的对象，那么就执行这个Callback的handlerMessage。
利用这个接口和Handler的一个构造函数，我们可以这么创建Handler handler=new Handler(callback)来创建Handler;备注写明了这个接口的作用：可以创建一个Handler的实例但是不需要派生Handler的子类。对比我们日常中最经常做的，就是派生一个Handler的子类，复写handleMessage方法，而通过上面的代码，我们有了一种新的创建Handler方式，那就是不派生子类，而是通过Callback来实现。

这种方式非常少用。

看一下Handler里面的Callback这个接口的设计

    public interface Callback {
        public boolean handleMessage(Message msg);
    }

3、如果是send方法发送的，那么就执行handleMessage，这个方法我们非常熟悉了，google的给的备注的也说了，子类必须实现方法以接受这些Message。这也就是我们最常见的最常用的方式了。

/**
 * Subclasses must implement this to receive messages.
 */
public void handleMessage(Message msg) {
}