小实例
private Handler mHandler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
System.out.println(msg.what);
}
};
@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() {
//进行耗时操作后
Message message = Message.obtain();
message.what = 1;
mHandler.sendMessage(message);
}
}).start();
}
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。
子线程中创建handler
如果在子线程中创建handler：
new Thread(){
@Override
public void run() {
Handler handler = new Handler();
}
}.start();
代码运行报错：
java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
可以修改为：
new Thread(){
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler();
Looper.loop();
}
}.start();
在主线程中不需要，究其原因，在ActivityThread的main()方法中：
...
Looper.prepareMainLooper();//准备循环
...
Looper.loop();//循环
....
其中prepareMainLooper()方法会调用prepare(false)方法。
源码流程分析
分析源码的思路,就是小实例中,从子线程调用mHandler.sendMessage(message);到主线程更新数据执行handleMessage(Message msg)方法的流程。
第一步
sendMessage到MessageQueue:Handler.sendMessage → Handler.sendMessageDelayed → Handler.sendMessageAtTime → MessageQueue.enqueueMessage。
Handler中sendMessageAtTime()方法
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
//其中mQueue是消息队列，从Looper中获取的
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
return false;
}
//调用enqueueMessage方法
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//注意此处的msg.target就是当前的Handler，Looper中的loop会使用。
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
//调用MessageQueue的enqueueMessage方法
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
可以看到sendMessageAtTime()方法的作用很简单，就是调用MessageQueue的enqueueMessage()方法，往消息队列中添加一个消息。
知识扩展：在子线程中通过Handler的post()方式或send()方式发送消息，最终都是调用了sendMessageAtTime()方法。子线程中调用Activity中的runOnUiThread()中更新UI，其实也是发送消息通知主线程更新UI，最终也会调用sendMessageAtTime()方法。
MessageQueue中enqueueMessage()方法
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// 每一个Message必须有一个target
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) {
//正在退出时，回收msg，加入到消息池
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) {
//p为null(代表MessageQueue没有消息） 或者msg的触发时间是队列中最早的（即第一个msg）,则进入该该分支.
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
//将消息按时间顺序插入到MessageQueue。
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;
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue是按照Message触发时间(when)的先后顺序排列的，队头的消息是最早触发的消息。当有消息需要加入消息队列时，会从队列头开始遍历，直到找到消息应该插入的合适位置，以保证所有消息的时间顺序。MessageQueue消息队列采用链表存储Message,因为链表是增加删除快，数组是查询快
第一步总结：Handler.sendMessage是把Message加入了消息队列(MessageQueue)中，消息队列采用的是链表存储方式，按照when也就是时间排序。
第二步
我们知道主线程中，已经创建了Looper，在Loop方法中消息循环调用了Handler.handleMessage。
初始化Looper
无参情况下，默认调用prepare(true);表示的是这个Looper可以退出，而对于false的情况则表示当前Looper不可以退出。
Looper中
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));
}
调用sThreadLocal.set，在ThreadLocal中
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
//从线程中获取ThreadLocalMap ，一个线程中只有一个ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
一个线程中只有一个ThreadLocalMap，一个线程中只能创建一个Looper，ThreadLocalMap中把ThreadLocal为key，Looper为value，存储起来。其中ThreadLocal是线程本地存储区（Thread Local Storage，简称为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 static void loop() {
//获取线程中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.");
}
//获取Looper对象中的消息队列
final MessageQueue queue = me.mQueue;
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
//进入loop的主循环方法，死循环
for (;;) {
Message msg = queue.next(); //可能会阻塞,因为next()方法可能会无限循环
if (msg == null) { //消息为空，则退出循环
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
try {
//重点地方,获取msg的目标Handler，然后通过handler去执行Message这个时候就调用了handleMessage方法
msg.target.dispatchMessage(msg);
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
// 回收消息
msg.recycleUnchecked();
}
}
loop()进入循环模式，直到消息为空时退出循环:读取MessageQueue的下一条Message；把Message分发给相应的target。
当next()取出下一条消息时，队列中已经没有消息时，next()会无限循环，产生阻塞。等待MessageQueue中加入消息，然后重新唤醒。
Handler创建
创建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(); //从当前线程的TLS中获取Looper对象
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException("");
}
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
}
对于Handler的无参构造方法，默认采用当前线程TLS中的Looper对象，并且callback回调方法为null，且消息为同步处理方式。只要执行了Looper.prepare()方法，那么便可以获取有效的Looper对象。
Handler分发消息
在Looper.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对象。
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
//当Message存在回调方法，回调msg.callback.run()方法；
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
//当Handler存在Callback成员变量时，回调方法handleMessage()；
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
//Handler自身的回调方法handleMessage()
handleMessage(msg);
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
public void handleMessage(Message msg) {
}
第三步
获取消息：当发送了消息后，在MessageQueue维护了消息队列，然后在Looper中通过loop()方法，不断地获取消息。上面对loop()方法进行了介绍，其中最重要的是调用了queue.next()方法,通过该方法来提取下一条信息。下面我们来看一下next()方法的具体流程。
MessageQueue中
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) { //当消息循环已经退出，则直接返回
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循环迭代的首次为-1
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//阻塞操作，当等待nextPollTimeoutMillis时长，或者消息队列被唤醒，都会返回
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
//当消息Handler为空时，查询MessageQueue中的下一条异步消息msg，为空则退出循环。
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
//当异步消息触发时间大于当前时间，则设置下一次轮询的超时时长
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 获取一条消息，并返回
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
//设置消息的使用状态，即flags |= FLAG_IN_USE
msg.markInUse();
return msg; //成功地获取MessageQueue中的下一条即将要执行的消息
}
} else {
//没有消息
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
//消息正在退出，返回null
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
...............................
}
}
nativePollOnce是阻塞操作，其中nextPollTimeoutMillis代表下一个消息到来前，还需要等待的时长；当nextPollTimeoutMillis = -1时，表示消息队列中无消息，会一直等待下去。可以看出next()方法根据消息的触发时间，获取下一条需要执行的消息,队列中消息为空时，则会进行阻塞操作。
总结
消息机制主要包含部分：
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，实际上是通过一个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。主要功能向消息池投递消息(MessageQueue.enqueueMessage)和取走消息池的消息(MessageQueue.next)；
Handler：主要功能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：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。
在主线程中,默认已经调用了Looper.preper()方法,调用该方法的目的是在Looper中创建MessageQueue成员变量并把Looper对象绑定到当前线程中。当调用Handler的sendMessage()方法的时候就将Message对象添加到了Looper创建的MessageQueue队列中，同时给Message指定了target对象，其实这个target对象就是Handler对象。主线程默认执行了Looper.looper()方法,该方法从Looper的成员变量MessageQueue中取出Message，然后调用Message的target对象的handleMessage()方法。这样就完成了整个消息机制。
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。MessageQueue有一组待处理的Message,消息队列中的Message可以来自不同的Handler。
思考
在Activity中使用Handler的时候如何去除警告信息
将Handler类声明为static，同时在Handler类中使用弱引用去引用Context对象。
static class MyHandler extends Handler {
private SoftReference<Context> srf;
public MyHandler(Context context) {
srf = new SoftReference<Context>(context);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
Toast.makeText(srf.get(), msg.toString(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死
主线程，我们是绝不希望会被运行一段时间，自己就退出，那么如何保证能一直存活呢？简单做法就是可执行代码是能一直执行下去的，死循环便能保证不会被退出，例如，binder线程也是采用死循环的方法，通过循环方式不同与Binder驱动进行读写操作，当然并非简单地死循环，无消息时会休眠。但这里可能又引发了另一个问题，既然是死循环又如何去处理其他事务呢？通过创建新线程的方式。
真正会卡死主线程的操作是在回调方法onCreate/onStart/onResume等操作时间过长，会导致掉帧，甚至发生ANR，looper.loop本身不会导致应用卡死。
ActivityThread实际上并非线程，ActivityThread并没有真正继承Thread类，只是往往运行在主线程，该人以线程的感觉，其实承载ActivityThread的主线程就是由Zygote fork而创建的进程。
主线程的死循环一直运行是不是特别消耗CPU资源呢？其实不然，这里就涉及到Linux pipe/epoll机制，简单说就是在主线程的MessageQueue没有消息时，便阻塞在loop的queue.next()中的nativePollOnce()方法里，此时主线程会释放CPU资源进入休眠状态，直到下个消息到达或者有事务发生，通过往pipe管道写端写入数据来唤醒主线程工作。主线程大多数时候都是处于休眠状态，并不会消耗大量CPU资源。
Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop，当收到不同Message时则采用相应措施：
在H.handleMessage(msg)方法中，根据接收到不同的msg，执行相应的生命周期。
比如收到msg=H.LAUNCH_ACTIVITY，则调用ActivityThread.handleLaunchActivity()方法，最终会通过反射机制，创建Activity实例，然后再执行Activity.onCreate()等方法。
