Handler

 本文主要详细去解读Android开发中最常使用的Handler，以及使用过程中遇到的各种各样的疑问。
 在Android开发的过程中，我们常常会将耗时的一些操作放在子线程（work thread）中去执行，然后将执行的结果告诉UI线程（main thread），熟悉Android的朋友都知道，UI的更新只能通过Main thread来进行。那么这里就涉及到了如何将
子线程的数据传递给main thread呢？
 Android已经为我们提供了一个消息传递的机制——Handler，来帮助我们将子线程的数据传递给主线程，其实，当熟悉了Handler的原理之后我们知道，Handler不仅仅能将子线程的数据传递给主线程，它能实现任意两个线程的数据传递。
 接下来，我们便详细的了解下Handler的原理及其使用。
 首先看一下Handler最常规的使用方式：

private Handler mHandler = new Handler(){@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);switch (msg.what) {case MESSAGE_WHAT:Log.d(TAG, "main thread receiver message: " + ((String) msg.obj));break;}}};private void sendMessageToMainThreadByWorkThread() {new Thread(){@Overridepublic void run() {Message message = mHandler.obtainMessage(MESSAGE_WHAT);message.obj = "I am message from work thread";mHandler.sendMessage(message);}}.start();}/** 通常我们在主线程中创建一个Handler，* 然后重写该Handler的handlerMessage方法，可以看到该方法传入了一个参数Message，* 该参数就是我们从其他线程传递过来的信息。** 我们在来看下子线程中如何传递的信息，子线程通过Handler的obtainMessage()方法获取到一个Message实例，* 我们来看看Message的几个属性：* Message.what------------------>用来标识信息的int值，通过该值主线程能判断出来自不同地方的信息来源* Message.arg1/Message.arg2----->Message初始定义的用来传递int类型值的两个变量* Message.obj------------------->用来传递任何实例化对象* 最后通过sendMessage将Message发送出去。** Handler所在的线程通过handlerMessage方法就能收到具体的信息了，如何判断信息的来源呢？当然是通过what值啦。* 怎么样很简单吧*/

 文章的开头说过，Handler不仅仅是能过将子线程的数据发送给主线程，它适用于任意两个线程之间的通信。
 下面我们来看下两个子线程之间如何进行通信的。
 很简单啊，在一个线程创建Handler，另外一个线程通过持有该Handler的引用调用sendMessage发送消息啊！
 写程序可不能关说不练啊，我们把代码敲出来看一下！

private Handler handler;private void handlerDemoByTwoWorkThread() {Thread hanMeiMeiThread = new Thread() {@Overridepublic void run() {
//                Looper.prepare();handler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {Log.d(TAG, "hanMeiMei receiver message: " + ((String) msg.obj));Toast.makeText(MainActivity.this, ((String) msg.obj), Toast.LENGTH_SHORT).show();}};
//                Looper.loop();}};Thread liLeiThread = new Thread() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}Message message = handler.obtainMessage();message.obj = "Hi MeiMei";handler.sendMessage(message);}};hanMeiMeiThread.setName("韩梅梅 Thread");hanMeiMeiThread.start();liLeiThread.setName("李雷 Thread");liLeiThread.start();/** 搞定，我们创建了两个Thread，liLeiThread和hanMeiMeiThread两个线程，很熟悉的名字啊！* 跟之前的代码没太大区别hanMeiMeiThread创建了Handler，liLeiThread通过Handler发送了消息。* 只不过此处我们只发送一个消息，所以没有使用what来进行标记* 运行看看，我们的李雷能拨通梅梅吗？* 啊哦，出错了* 05-13 17:08:17.709 20673-20739/? E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: 韩梅梅 ThreadProcess: design.wang.com.designpatterns, PID: 20673java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()at android.os.Handler.<init>(Handler.java:200)at android.os.Handler.<init>(Handler.java:114)*Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()* -----------》它说我们创建的handler没有调用Looper.prepare();* 好的，我们在实例化Handler之前调用下该方法，看一下。加上是不是没有报错了呢。* 等等，虽然没有报错，但是hanMeiMeiThread也没有接到消息啊，消息呢？别急。* 我们在Handler实例化之后加上Looper.loop();看一看，运行一下，是不是收到消息了呢。* 只是为什么呢？* 接下来我们就去看看Handler是怎么实现的发消息呢，弄清楚了原理，这里的原因也就明了了。*/}

 好了，卖了半天的关子，终于要开始真正的主题了。
 首先我们来看下，为什么在子线程里实例化的时候不调用Looper.prepare()就会报错呢？

//我们先来看看new Handler();时出错的原因。后续讲解源码分析只贴出关键部分。
//如下是Handler构造函数里抛出上文异常的地方，可以看到，由于mLooper对象为空才抛出的该异常。
mLooper = Looper.myLooper();if (mLooper == null) {throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");}
/*异常的原因看到了，接下来我们看看Looper.prepare()方法都干了些什么？
*/
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));
}
/*可以看到，该方法在当前thread创建了一个Looper(), ThreadLocal主要用于维护线程的本地变量，
*/private Looper(boolean quitAllowed) {mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);mThread = Thread.currentThread();
}
//而Looper的构造函数里面又为我们创建了一个MessageQueue()对象。

 了解到此，我们已经成功引出了Handler机制几个关键的对象了，Looper、MessageQueue、Message。
 那么，肯定也有人又产生新的疑问了——为什么在主线程中创建Handler不需要要用Looper.prepare()和Looper.loop()方法呢？
 其实不是这样的，App初始化的时候都会执行ActivityThread的main方法，我们可以看看ActivityThread的main()方法都做了什么？

        Looper.prepareMainLooper();ActivityThread thread = new ActivityThread();thread.attach(false);if (sMainThreadHandler == null) {sMainThreadHandler = thread.getHandler();}if (false) {Looper.myLooper().setMessageLogging(newLogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));}// End of event ActivityThreadMain.Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);Looper.loop();
/*真相只有一个，是的在创建主线程的时候Android已经帮我们调用了Looper.prepareMainLooper()和Looper.loop()方法，所以我们在主线程能直接创建Handler使用。
*/

 我们接着来看Handler发送消息的过程：

//调用Handler不同参数方法发送Message最终都会调用到该方法
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);}

 sendMessage的关键在于enqueueMessage(),其内部调用了messageQueue的enqueueMessage方法

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {...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 {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.nextprev.next = msg;}// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.if (needWake) {nativeWake(mPtr);}}return true;}/*从代码可以看出Message被存入MessageQueue时是将Message存到了上一个Message.next上， 形成了一个链式的列表，同时也保证了Message列表的时序性。*/

 Message的发送实际是放入到了Handler对应线程的MessageQueue中，那么，Message又是如何被取出来的呢？
 细心的朋友可能早早就发现了，之前抛出异常的地方讲解了半天的Loop.prepare()方法，一直没有说到Loop.loop()方法。同时，在之前的例子中也看到了，如果不调用Looper.loop()方法，Handler是接受不到消息的，所以我们可以大胆的猜测，消息的获取肯定和它脱不了关系！当然关怀疑还不行，我们还必须找出真相来证明我们的猜想？那还等什么，先看看loop()方法吧。

public static void loop() {
//可以看到，在调用Looper.prepare()之前是不能调用该方法的，不然又得抛出异常了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 blockif (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 loggerfinal 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.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();}}
/*
这里我们看到，mLooper()方法里我们取出了，当前线程的looper对象，然后从looper对象开启了一个死循环
不断地从looper内的MessageQueue中取出Message，只要有Message对象，就会通过Message的target调用
dispatchMessage去分发消息，通过代码可以看出target就是我们创建的handler。我们在继续往下分析Message的分发
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {if (msg.callback != null) {handleCallback(msg);} else {if (mCallback != null) {if (mCallback.handleMessage(msg)) {return;}}handleMessage(msg);}
}
/*好了，到这里已经能看清晰了
可以看到，如果我们设置了callback（Runnable对象）的话，则会直接调用handleCallback方法
*/
private static void handleCallback(Message message) {message.callback.run();}
//即，如果我们在初始化Handler的时候设置了callback（Runnable）对象，则直接调用run方法。比如我们经常写的runOnUiThread方法：
runOnUiThread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {}});
public final void runOnUiThread(Runnable action) {if (Thread.currentThread() != mUiThread) {mHandler.post(action);} else {action.run();}}/*
而如果msg.callback为空的话，会直接调用我们的mCallback.handleMessage(msg)，即handler的handlerMessage方法。由于Handler对象是在主线程中创建的，
所以handler的handlerMessage方法的执行也会在主线程中。*/

 到这里，想必你应该清楚如何在不同的线程之间来使用Handler了吧。

最后总结一下：

1. 在使用handler的时候，在handler所创建的线程需要维护一个唯一的Looper对象，
   Looper对象的内部又维护有唯一的一个MessageQueue，所以一个线程可以有多个handler，
   但是只能有一个Looper和一个MessageQueue。
2. Message在MessageQueue不是通过一个列表来存储的，而是将传入的Message存入到了上一个
   Message的next中，在取出的时候通过顶部的Message就能按放入的顺序依次取出Message。
3. Looper对象通过loop()方法开启了一个死循环，不断地从looper内的MessageQueue中取出Message，
   然后通过handler将消息分发传回handler所在的线程。

最后附上一张自己理解画出来的流程图：

20180513192006823.png

Handler补充：

1. Handler在使用过程中，需要注意的问题之一便是内存泄漏问题。

为什么会出现内存泄漏问题呢？
首先Handler使用是用来进行线程间通信的，所以新开启的线程是会持有Handler引用的，
如果在Activity等中创建Handler，并且是非静态内部类的形式，就有可能造成内存泄漏。

1. 首先，非静态内部类是会隐式持有外部类的引用，所以当其他线程持有了该Handler，线程没有被销毁，则意味着Activity会一直被Handler持有引用而无法导致回收。
2. 同时，MessageQueue中如果存在未处理完的Message，Message的target也是对Activity等的持有引用，也会造成内存泄漏。

解决的办法：

 (1). 使用静态内部类+弱引用的方式:

  静态内部类不会持有外部类的的引用。

private Handler sHandler = new TestHandler(this);static class TestHandler extends Handler {private WeakReference<Activity> mActivity;TestHandler(Activity activity) {mActivity = new WeakReference<>(activity);}@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);Activity activity = mActivity.get();if (activity != null) {//TODO:}}
}

 (2). 在外部类对象被销毁时，将MessageQueue中的消息清空。例如，在Activity的onDestroy时将消息清空。

@Override
protected void onDestroy() {handler.removeCallbacksAndMessages(null);super.onDestroy();
}

2. 在使用Handler时，通常是通过Handler.obtainMessage()来获取Message对象的，而其内部调用的是Message.obtain()方法，那么问题来了，为什么不直接new一个Message，而是通过Message的静态方法obtain()来得到的呢？

下面就通过代码来一探究竟

public static Message obtain() {synchronized (sPoolSync) {if (sPool != null) {Message m = sPool;sPool = m.next;m.next = null;m.flags = 0; // clear in-use flagsPoolSize--;return m;}}return new Message();}

 其实在在Message中有一个static Message变量sPool，这个变量是用于缓存Message对象的，在obtain中可以看到当需要一个Message对象时，如果sPool不为空则会返回当前sPool（Message），而将sPool指向了之前sPool的next对象，（之前讲MessageQueue时讲过Message的存储是以链式的形式存储的，通过Message的next指向下一个Message，这里就是返回了sPool当前这个Message，然后sPool重新指向了其下一个Message），然后将返回的Message的next指向置为空（断开链表），sPoolSize记录了当前缓存的Message的数量，如果sPool为空，则没有缓存的Message，则需要创建一个新的Message（new Message）。

20180608180422985.jpg

 接着看下sPool中缓存的Message是哪里来的？

public void recycle() {if (isInUse()) {if (gCheckRecycle) {throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it "+ "is still in use.");}return;}recycleUnchecked();}void recycleUnchecked() {// Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.// Clear out all other details.flags = FLAG_IN_USE;what = 0;arg1 = 0;arg2 = 0;obj = null;replyTo = null;sendingUid = -1;when = 0;target = null;callback = null;data = null;synchronized (sPoolSync) {if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {next = sPool;sPool = this;sPoolSize++;}}}

 recycle()是回收Message的方法,在Message处理完或者清空Message等时会调用。
recycleUnchecked（）方法中可以看到，将what、arg1、arg2、object等都重置了值，如果当前sPool（Message缓存池）的大小小于允许缓存的Message最大数量时，将要回收的Message的next指向sPool，将sPool指向了回收的Message对象（即将Message放到了sPool缓存池的头部）

20180608180812257.jpg

总结：

由此可见，使用obtain获取Message对象是因为Message内部维护了一个数据缓存池，回收的Message不会被立马销毁，而是放入了缓存池，
在获取Message时会先从缓存池中去获取，缓存池为null才会去创建新的Message。

3. Handler sendMessage原理解读。

 引入问题！

1. sendMessageDelayed是如何实现延时发送消息的？
2. sendMessageDelayed是通过阻塞来达到了延时发送消息的结果，那么会不会阻塞新添加的Message？

详细分析请移步下篇文章：Handler进阶之sendMessage原理探索