关于Android的消息处理机制，我们避免不了会提到Handler，这也是面试常谈的一个知识点，最近在整理相关资料，正好写篇博客记录下。
什么是Handler？
Handler是Andorid给我们提供的一套UI更新机制，同时它也是一套消息处理机制。
既然提到了消息处理机制，那么我们势必会提到Handler、Looper、MessageQueue、Message，那么这几个对象的存在有什么意义呢？
Handler、Looper、MessageQueue、Message之间的关系？
这里先简单概述下它们的工作的流程，首先是创建Message信息，然后通过Handler发送到MessageQueue消息队列，然后再通过Looper取出消息再交给Handler进行处理。
Android消息处理机制流程图
为了帮助大家理解，大家可以这样来想：
Handler是工人，Message是产品，MessageQueue是传送产品的传送带，Looper是传送带的助力器，整套流程下来就是，工人（Handler）把产品（Message）一个个的放入产品传送带（MessageQueue），然后随着传送带助力器（Looper）的推进，再把产品一个个的取出处理。
想必这些问题你也曾遇到过吧？
记得刚学Android那会，知道耗时操作需要在子线程中完成，所以就创建了一个子线程来执行网络访问，当访问成功获取数据更新UI的时候遇到：
Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views
不能在非UI线程中更新视图
后来了解到可以通过Handler把消息从子线程取出来并发送给主线程处理，就肆无忌惮的使用了，但在使用的过程中发现，我们在主线程创建Handler的时候不会有问题，但如果在子线程中创建Handler便会出现以下异常：
Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
不能在没有调用Looper.prepare()方法的线程中创建Handler
那时候并没有想太多，直接网上搜了下解决异常的方法，就继续往下写了，今天我们从源码的角度来详细的了解下为什么会有这些异常。
从源码的角度带你一步步分析
首先我们来看下创建Handler的过程，这是Handler的构造方法：
public Handler(Callback callback, boolean async) {
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> 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;
}
我们只需要关注下面这几行代码：
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
在创建Handler的过程中，我们需要一个mLooper对象，如果它为空则会抛出上面所提到的异常
Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
那么这个Looper.myLooper();做了什么操作呢？我们进入方法中看个究竟：
/**
* Return the Looper object associated with the current thread. Returns
* null if the calling thread is not associated with a Looper.
*/
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
它通过sThreadLocal变量的get方法从本地线程变量中获取Looper对象，那么既然有getter方法，那一定也对应着setter方法，我们来看一下prepare()方法：
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));
}
原来在Looper类中的prepare方法中，我们对sThreadLocal变量设置了一个Looper对象。
到这里我们可以总结出Handler的创建需要一个Looper对象，而这个Looper对象是在调用Looper.prepare()方法的时候创建的
这也解释了为什么在子线程中，我们不能直接去创建Handler对象，而需要调用Looper.prepare()方法，那么这里又引出一个问题，在主线程创建Handler的时候，并没有执行Looper.prepare()方法，为什么不会报错呢？这里我们依旧通过源码来回答问题，我们找到ActivityThread类，在类里我们找到main()方法：
public static void main(String[] args) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
SamplingProfilerIntegration.start();
// CloseGuard defaults to true and can be quite spammy. We
// disable it here, but selectively enable it later (via
// StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
CloseGuard.setEnabled(false);
Environment.initForCurrentUser();
// Set the reporter for event logging in libcore
EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());
// Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
// End of event ActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
ActivityThread代表Application的主线程，Android的入口方法就在ActivityThread类中的main方法，在这个方法里我们可以看到这么一行代码：Looper.prepareMainLooper();我们进入方法看一下：
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
在方法里我们可以看到prepare(false);（上文我们已经提到，在这个方法里会创建一个Looper对象，并设置到sThreadLocal变量中）往下再通过 myLooper()取出。
所以这里我们可以知道，并不是主线程创建Handler不需要调用Looper.prepare()，而是系统内部在创建主线程的时候就帮我们调用了。
现在我们继续往下读Handler的构造方法，我们会发现这么一行代码mQueue = mLooper.mQueue;，说明我们在创建Looper消息线程的时候，它内部会帮我们创建一个消息队列，而这个消息队列是用来存放Message对象的，既然有消息队列，有消息，那么肯定需要有入队和出队的操作，我们很自然的就会想到Handler是如何发送消息和处理消息的，Handler发送消息大致有两种，一种是sendMessage(Message msg)，一种是post(Runnable r)，追踪源码我们可以发现，不管是那种发送消息方式，它们最终调用的都是sendMessageAtTime方法，我们来看下这个方法源码：
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);
}
我们这里发现了enqueueMessage()方法，从字面上的意思可以知道这是一个消息入列的操作：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
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;
}
这里我们可以看到msg.target = this;，当消息入列的时候，把自身（Handler）赋值给了target，然后以时间的顺序把这些需要处理的消息依次入列。
然后我们再来看下消息出列操作，这里我们回头来看一下Looper类的loop()方法：
public static void loop() {
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;
// 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();
for (;;) {
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 {
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();
}
}
在这里我们可以发现，消息线程Looper是个死循环，我们通过消息队列next方法取出消息，当消息为空的时候，消息线程会成阻塞状态，等待消息的到来，当消息不为空的时候，会通过Looper发送对应消息给Handler的dispatchMessage()方法进行处理，这里的msg.target刚好就是上文提到的Handler（this），所以我们去Handler类下找dispatchMessage方法：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
在这里我们可以看到，Handler在处理消息的时候，如果callback(Handler构造方法里的mCallBack)不为空，则在callback的handlerMessage处理消息，否则就在直接在Handler的handleMessage处理。
所以一个标准的异步消息处理线程应该是这样的：
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();
}
}
最后补充几个在子线程中更新UI的方法：
1、Handler的post()方法
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
2、View的post()方法
public boolean post(Runnable action) {
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
if (attachInfo != null) {
return attachInfo.mHandler.post(action);
}
// Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run.
// Assume that the runnable will be successfully placed after attach.
getRunQueue().post(action);
return true;
}
3、Activity的runOnUiThread()方法
public final void runOnUiThread(Runnable action) {
if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
mHandler.post(action);
} else {
action.run();
}
}
经过上面的源码我们可以发现，其实本质上都是调用了Handler.post()方法。
Handler使用不当导致的内存泄露？
记得早期的android教材中（包括教科书），可能更多是想让读者先学会使用Handler，而没有过多的去考虑内存泄露这方面的事情，最常见的就是Handler以非静态内部类的方式存在，或者是持有外部Activity的强引用等，如：
private Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
tvUserName.setText("");
}
};
以上这些操作都很可能会导致内存泄露，关于这方面的问题，改天专门写一篇文章来说吧，就不再这里过多阐述了。
好了，到这里，关于Android的消息处理机制大致讲完了。
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