一、概述
Handler是Android中處理異步消息的機制。Looper、Handler、MessageQueue、Message概括來說就是：Looper負責的就是創建一個MessageQueue，然後進入一個無限循環體不斷從該MessageQueue中讀取消息Message，然後回調相應的消息處理函數，而消息的創建者就是一個或多個Handler，執行完成一個消息後則繼續循環。
二、MessageQueue詳解
消息隊列MessageQueue就是存放消息的隊列。那隊列中存儲的消息是什麼呢？假設我們在UI界面上單擊了某個按鈕，而此時程序又恰好收到了某個廣播事件，那我們如何處理這兩件事呢？ 因爲一個線程在某一時刻只能處理一件事情，不能同時處理多件事情，所以我們不能同時處理按鈕的單擊事件和廣播事件，我們只能挨個對其進行處理，只要挨個處理就要有處理的先後順序。爲此Android把UI界面上單擊按鈕的事件封裝成了一個Message，將其放入到MessageQueue裏面去，即將單擊按鈕事件的Message入棧到消息隊列中，然後再將廣播事件的封裝成以Message，也將其入棧到消息隊列中。也就是說一個Message對象表示的是線程需要處理的一件事情，消息隊列就是一堆需要處理的Message的池。線程Thread會依次取出消息隊列中的消息，依次對其進行處理。
MessageQueue中有兩個比較重要的方法，一個是enqueueMessage方法，一個是next方法。enqueueMessage方法用於將一個Message放入到消息隊列MessageQueue中，next方法是從消息隊列MessageQueue中阻塞式地取出一個Message。
三、Looper詳解
消息隊列MessageQueue只是存儲Message的地方，真正讓消息隊列循環起來的是Looper，這就好比消息隊列MessageQueue是個水車，那麼Looper就是讓水車轉動起來的河水，如果沒有河水，那麼水車就是個靜止的擺設，沒有任何用處，Looper讓MessageQueue動了起來。
Looper是用來使線程中的消息循環起來的。默認情況下當我們創建一個新的線程的時候，這個線程裏面是沒有消息隊列MessageQueue的。爲了能夠讓線程能夠綁定一個消息隊列，我們需要藉助於Looper：首先我們要調用Looper的prepare方法，然後調用Looper的loop方法。
（一）prepare()方法
public static final void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(true));
sThreadLocal是一個ThreadLocal對象，可以在一個線程中存儲變量。可以看到，將一個Looper的實例放入了ThreadLocal，並且先判斷了sThreadLocal.get是否爲null，否則拋出異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被調用兩次，同時也保證了一個線程中只有一個Looper實例。
（二）構造函數
上面的代碼執行了Looper的構造函數，我們看一下其代碼：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mRun = true;
mThread = Thread.currentThread();
}
在構造函數中，創建了一個消息隊列MessageQueue，並將其賦值給其成員字段mQueue,這樣Looper也就與MessageQueue通過成員字段mQueue進行了關聯。
（三）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
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
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.recycle();
}
}
上面有幾行代碼是關鍵代碼:
1. final Looper me = myLooper();
myLooper()方法直接返回了sThreadLocal存儲的Looper實例，如果me爲null則拋出異常，也就是說looper方法必須在prepare方法之後運行。
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare()
wasn't called on this thread.");
}
public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
2. final MessageQueue queue = me.mQueue;
拿到該looper實例中的消息隊列mQueue。變量me是通過靜態方法myLooper()獲得的當前線程所綁定的Looper，me.mQueue是當前線程所關聯的消息隊列。
3. for (;;)
進入了循環。我們發現for循環沒有設置循環終止的條件，所以這個for循環是個無限循環。
4. Message msg = queue.next(); // might block
取出一條消息，如果沒有消息則阻塞。我們通過消息隊列MessageQueue的next方法從消息隊列中取出一條消息，如果此時消息隊列中有Message，那麼next方法會立即返回該Message，如果此時消息隊列中沒有Message，那麼next方法就會阻塞式地等待獲取Message。
5. msg.target.dispatchMessage(msg);
msg的target屬性是Handler，該代碼的意思是讓Message所關聯的Handler通過dispatchMessage方法讓Handler處理該Message。
6. msg.recycle();
釋放消息佔據的資源。
（四）Looper主要作用
1.與當前線程綁定，保證一個線程只會有一個Looper實例，同時一個Looper實例也只有一個MessageQueue。
2.loop()方法，不斷從MessageQueue中去取消息，交給消息Message的target屬性，即Handler的dispatchMessage去處理。
四、Handler詳解
（一）構造函數
使用Handler之前，我們都是初始化一個實例，比如用於更新UI線程，我們會在聲明的時候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler實例。所以我們首先看Handler的構造方法，看其如何與MessageQueue聯繫上的，它在子線程中發送的消息（一般發送消息都在非UI線程）怎麼發送到MessageQueue中的。
public Handler() {
this(null, false);
}
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;
}
上面有幾行代碼是關鍵代碼:
1. public Handler(Callback callback, boolean async)
Handler.Callback是用來處理Message的一種手段，如果沒有傳遞該參數，那麼就應該重寫Handler的handleMessage方法，也就是說爲了使得Handler能夠處理Message，我們有兩種辦法：
（1）向Hanlder的構造函數傳入一個Handler.Callback對象，並實現Handler.Callback的handleMessage方法。
（2）無需向Hanlder的構造函數傳入Handler.Callback對象，但是需要重寫Handler本身的handleMessage方法。
//在主線程中創建mHandler，所以自動綁定主線程
private Handler mHandler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
switch (msg.what){
case 1:
System.out.println("handleMessage thread id " + Thread.currentThread().getId());
System.out.println("msg.arg1:" + msg.arg1);
System.out.println("msg.arg2:" + msg.arg2);
System.out.println("msg.obj:" + msg.obj.toString());
System.out.println("msg.setDate:" + msg.getData().get("QQ"));
textview.setText("success");
break;
}
}
};
private Handler mHandler2 = new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(@NonNull Message msg) {
switch (msg.what){
case 1:
System.out.println("handleMessage thread id " + Thread.currentThread().getId());
System.out.println("msg.arg1:" + msg.arg1);
System.out.println("msg.arg2:" + msg.arg2);
System.out.println("msg.obj:" + msg.obj.toString());
System.out.println("msg.setDate:" + msg.getData().get("QQ"));
textview.setText("success");
break;
}
return false;
}
});
也就是說無論哪種方式，我們都得通過某種方式實現handleMessage方法，這點與Java中對Thread的設計有異曲同工之處。
在Java中，如果我們想使用多線程，有兩種辦法：
（1）向Thread的構造函數傳入一個Runnable對象，並實現Runnable的run方法。
（2）無需向Thread的構造函數傳入Runnable對象，但是要重寫Thread本身的run方法。
2. mLooper = Looper.myLooper();
首先通過Looper.myLooper()獲取了當前線程保存的Looper實例。
3.mQueue = mLooper.mQueue;
然後再獲取該Looper實例中保存的消息隊列MessageQueue，這樣就保證了Handler的實例與Looper實例中MessageQueue關聯上了。
（二）sendMessage()方法
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);
}
輾轉反則最後調用了sendMessageAtTime，在此方法內部有直接獲取MessageQueue，然後調用了enqueueMessage方法，我們再來看看此方法：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
上面有幾行代碼是關鍵代碼:
1. msg.target = this;
該代碼將Message的target綁定爲當前的Handler。
2. queue.enqueueMessage;
變量queue表示的是Handler所綁定的消息隊列MessageQueue，通過調用queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)我們將Message放入到消息隊列中。
現在已經很清楚了Looper會調用prepare()和loop()方法，在當前執行的線程中保存一個Looper實例，這個實例會保存一個MessageQueue對象，然後當前線程進入一個無限循環中去，不斷從MessageQueue中讀取Handler發來的消息。然後再回調創建該消息的Handler中的dispathMessage方法。Handler的dispatchMessage的源碼如下：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
上面有幾行代碼是關鍵代碼:
1. if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); }
首先會判斷msg.callback存不存在，msg.callback是Runnable類型，如果msg.callback存在，那麼說明該Message是通過執行Handler的postXXX系列方法將Message放入到消息隊列中的，這種情況下會執行handleCallback(msg), handleCallback源碼如下：
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
這樣我們我們就清楚地看到我們執行了msg.callback的run方法，也就是執行了postXXX所傳遞的Runnable對象的run方法。
2. else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } }
如果我們不是通過postXXX系列方法將Message放入到消息隊列中的，那麼msg.callback就是null，代碼繼續往下執行，接着我們會判斷Handler的成員字段mCallback存不存在。mCallback是Hanlder.Callback類型的，我們在上面的Handler構造函數提到過，在Handler的構造函數中我們可以傳遞Hanlder.Callback類型的對象，該對象需要實現handleMessage方法，如果我們在構造函數中傳遞了該Callback對象，那麼我們就會讓Callback的handleMessage方法來處理Message。
3.handleMessage(msg);
如果我們在構造函數中沒有傳入Callback類型的對象，那麼mCallback就爲null,那麼我們會調用Handler自身的hanldeMessage方法，該方法默認是個空方法，我們需要自己是重寫實現該方法。
綜上，我們可以看到Handler提供了三種途徑處理Message，而且處理有前後優先級之分：首先嚐試讓postXXX中傳遞的Runnable執行，其次嘗試讓Handler構造函數中傳入的Callback的handleMessage方法處理，最後纔是讓Handler自身的handleMessage方法處理Message。
讓我們看一下handleMessage(msg)
/**
* Subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}
可以看到這是一個空方法，爲什麼呢，因爲消息的最終回調是由我們控制的，我們在創建handler的時候都是複寫handleMessage方法，然後根據msg.what進行消息處理。
private Handler mHandler = new Handler(){
public void handleMessage(android.os.Message msg){
switch (msg.what){
case value:
break;
default:
break;
}
};
};
到此，sendMessage方式流程已經解釋完畢，接下來看下post方式。
（三）post()方法
mHandler.post(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName());
mTxt.setText("yoxi");
}
});
然後run方法中可以寫更新UI的代碼，其實這個Runnable並沒有創建什麼線程，而是發送了一條消息，下面看源碼：
public final boolean post(Runnable r){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
可以看到，在getPostMessage中，得到了一個Message對象，然後將我們創建的Runable對象作爲callback屬性，賦值給了此message。 注：產生一個Message對象，可以new也可以使用Message.obtain()方法；兩者都可以，但是更建議使用obtain方法，因爲Message內部維護了一個Message池用於Message的複用，避免使用new重新分配內存。
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);
}
最終和handler.sendMessage一樣，調用了sendMessageAtTime，然後調用了enqueueMessage方法，給msg.target賦值爲handler，最終加入MessagQueue。
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
可以看到，這裏msg的callback和target都有值，那麼會執行msg.callback != null的判斷，則執行handleCallback回調，也就是我們的Runnable對象。
五、總結
到此，這個流程已經解釋完畢，讓我們首先總結一下：
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首先Looper.prepare()在本線程中保存一個Looper實例，然後該實例中保存一個MessageQueue對象；因爲Looper.prepare()在一個線程中只能調用一次，所以MessageQueue在一個線程中只會存在一個。
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在Lopper構造函數中，創建了一個消息隊列MessageQueue，並將其賦值給其成員字段mQueue,這樣Looper也就與MessageQueue通過成員字段mQueue進行了關聯。
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Looper.loop()會讓當前線程進入一個無限循環，不端從MessageQueue的實例中讀取消息，然後回調msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
-
Handler的構造方法，會首先得到當前線程中保存的Looper實例，進而與Looper實例中的MessageQueue想關聯。
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Handler的sendMessage方法，會給msg的target賦值爲handler自身，然後加入MessageQueue中。
-
在構造Handler實例時，我們會重寫handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終調用的方法。
六、一圖勝千言
我們在本文討論了Thread、MessageQueue、Looper以及Hanlder的之間的關係，我們可以通過如下一張傳送帶的圖來更形象的理解他們之間的關係。
在現實生活的生產生活中，存在着各種各樣的傳送帶，傳送帶上面灑滿了各種貨物，傳送帶在發動機滾輪的帶動下一直在向前滾動，不斷有新的貨物放置在傳送帶的一端，貨物在傳送帶的帶動下送到另一端進行收集處理。
我們可以把傳送帶上的貨物看做是一個個的Message，而承載這些貨物的傳送帶就是裝載Message的消息隊列MessageQueue。傳送帶是靠發送機滾輪帶動起來轉動的，我們可以把發送機滾輪看做是Looper，而發動機的轉動是需要電源的，我們可以把電源看做是線程Thread，所有的消息循環的一切操作都是基於某個線程的。一切準備就緒，我們只需要按下電源開關發動機就會轉動起來，這個開關就是Looper的loop方法，當我們按下開關的時候，我們就相當於執行了Looper的loop方法，此時Looper就會驅動着消息隊列循環起來。
那Hanlder在傳送帶模型中相當於什麼呢？我們可以將Handler看做是放入貨物以及取走貨物的管道：貨物從一端順着管道劃入傳送帶，貨物又從另一端順着管道劃出傳送帶。我們在傳送帶的一端放入貨物的操作就相當於我們調用了Handler的sendMessageXXX、sendEmptyMessageXXX或postXXX方法，這就把Message對象放入到了消息隊列MessageQueue中了。當貨物從傳送帶的另一端順着管道劃出時，我們就相當於調用了Hanlder的dispatchMessage方法，最終執行handleMessage方法，在該方法中我們完成對Message的處理。