一、一些基本概念

1. Handler机制的目的：

• 耗时操作在独立线程操作
• 跨线程传递消息
• 消息托管
• 消息处理的异步

2. handler与thread

• Handler 作用是实现异步消息处理，Thread是新线程
• Handler 的调用者仍为同一线程
• 安卓的UI操作要求必须在主线程执行，如果Handler里操作过于耗时，调用者会阻塞。安卓提供了几种方式在其它线程来操作UI，如： Activity.runOnUiThread(Runnable)， View的Post 、AsnycTask类等，它们基本都采用了Handler。
• Handler直接调用线程的run方法。

3. handler的message处理

handler里使用Looper来处理Message，消息的处理是会阻塞的。

二、Handler机制组成部分

1. message

在线程间传递的对象稍为消息。Message.obtain()可以用来创建对象，这时创建对象类似是一个对象池，减少每次都new对象的开销。
Message是一个单向列表。

2. Handler

handler是message的处理器，同时也负责消息的发送和移除。

• 发送即时消息： handler.sendMessage(Message msg)
• 发送延时消息： handler.sendMessageDelayed(Message msg, long time)
• 处理消息：handleMessage(Message msg)
• 移除还未处理消息： handler.removeMessages(int what)

3. MessageQueue 消息队列

每个线程会有一个MessageQueue，message按when排序存放在消息队列 。

4. Looper 循环器

一个死循环，用来循环取出MessageQueue里的Message，交给Handler处理。每个线程只会有一个Looper对象。
Looper对象会持有1个MessageQueue对象、1个Thread对象（表示当前线程）、1个sMainLooper（指向主线程中创建的Looper对象）、1个ThreadLocal对象（负责持有作为线程局部变量的Looper对象）。

所以Thread-Looper-MessageQueue 之间的关系是一对一的。

三、 Handler的工作流程

1. 创建线程、运行线程 thread.start()
2. 创建Looper、MessageQueue Looper.prepare();
3. 启动Loop循环机制，监听MessageQueue Looper.loop();
4. 发送Message handler.sendMessage(msg); 或 handler.post(runnable);
5. Loop监听到新Message，取出处理。 Looper.loop()

四、Looper方法

1. 构造函数

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

构造Looper的时候会创建MessageQueue。

2. prepareMainLooper()

用来在主线程中创建Looper对象，一般APP框架调用这个方法，不能在其它线程调用。

定义

public static void prepareMainLooper() {prepare(false);synchronized (Looper.class) {if (sMainLooper != null) {throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");}// myLooper 用来返回当前线程中持有的Looper对象sMainLooper = myLooper();}}

调用

public final class ActivityThread {public static final void main(String[] args) {......Looper.prepareMainLooper();......ActivityThread thread = new ActivityThread();thread.attach(false);if (sMainThreadHandler == null) {    sMainThreadHandler = thread.getHandler();}......Looper.loop();......}
}

3. Looper.prepare()方法

静态方法用来创建MessageQueue，可以根据参数控制Looper是否可退出。这里使用ThreadLocal对象，这样不同线程可以保存不同的Looper。

public final class Looper{static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();final MessageQueue mQueue;public static void prepare(){prepare(true);}public 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));}private Looper(boolean quitAllowed){mQueue = ne MessageQueue(quitAllowed);}
}

4. myLooer()方法

用来获取当前线程中持有的线程局部Looper对象变量。

    public static @Nullable Looper myLooper() {return sThreadLocal.get();}

5. Looper.loop()方法

无限循环从MessageQueue中取出 Message对象。如果消息不为空就发送给Handler的dispatchMessage方法处理，如果为空会等待。

public static void loop() {final Looper me = myLooper();  //获取TLS存储的Looper对象,获取当前线程的Looper if (me == null) {throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");}final MessageQueue queue = me.mQueue;  //获取Looper对象中的消息队列....for (;;) { //主线程开启无限循环模式Message msg = queue.next(); //获取队列中的下一条消息，可能会线程阻塞if (msg == null) { //没有消息，则退出循环，退出消息循环，那么你的程序也就可以退出了return;}....//分发Message，msg.target 是一个Handler对象，哪个Handler把这个Message发到队列里，//这个Message会持有这个Handler的引用，并放到自己的target变量中,这样就可以回调我们重写//的handler的handleMessage方法。msg.target.dispatchMessage(msg);........msg.recycleUnchecked();  //将Message回收到消息池,下次要用的时候不需要重新创建，obtain()就可以了。}
}

五、MessageQueue

MessageQueue是一种消息队列的数据结果，其中重要的方法是 enqueueMessage()和 next() 方法。

• 创建主线程的时候，会默认创建一个Looper，同时创建一个MessageQueue，
• 创建子线程时，不会自动创建Looper，也不会创建MessageQueue，在调用Looper.prepare()的时候才会创建该线程的MessageQueue。

1. enqueueMessage

enQueueMessage主要操作：

• 插入消息到消息队列
• 唤醒Looper中等待的线程

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {if (msg.target == null) {//msg.target就是发送此消息的Handlerthrow new IllegalArgumentException("Message must have a target.");}if (msg.isInUse()) {//表示此消息正在被使用throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");}synchronized (this) {if (mQuitting) {//表示此消息队列已放弃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;//将延迟时间封装到msg内部Message p = mMessages;//消息队列的第一个元素boolean needWake;if (p == null || when == 0 || when < p.when) {//如果此队列中头部元素是null(空的队列，一般是第一次)，//或者此消息不是延时的消息，则此消息需要被立即处理，//此时会将这个消息作为新的头部元素，并将此消息的next指向旧的头部元素，//然后判断如果Looper获取消息的线程如果是阻塞状态则唤醒它，让它立刻去拿消息处理.msg.next = p;mMessages = msg;needWake = mBlocked;} else {//如果此消息是延时的消息，则将其添加到队列中，//原理就是链表的添加新元素，按照when，也就是延迟的时间来插入的，//延迟的时间越长，越靠后，这样就得到一条有序的延时消息链表，取出消息的时候，延迟时间越小的，就被先获取了。//插入延时消息不需要唤醒Looper线程。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) {//唤醒线程nativeWake(mPtr);}}return true;}

2. next()

• next()里的 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); 会阻塞消息，等待新消息到来。
• 如果拿到消息还没时间，会听故事希望nextPollTimeoutMillis赋值，线程阻塞，等到时间自动唤醒

Message next() {final long ptr = mPtr;if (ptr == 0) {//从注释可以看出，只有looper被放弃的时候（调用了quit方法）才返回null，mPtr是MessageQueue的一个long型成员变量，关联的是一个在C++层的MessageQueue，阻塞操作就是通过底层的这个MessageQueue来操作的；当队列被放弃的时候其变为0。return null;}int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iterationint nextPollTimeoutMillis = 0;for (;;) {if (nextPollTimeoutMillis != 0) {Binder.flushPendingCommands();}//阻塞方法，主要是通过native层的epoll监听文件描述符的写入事件来实现的。//如果nextPollTimeoutMillis=-1，一直阻塞不会超时。//如果nextPollTimeoutMillis=0，不会阻塞，立即返回。//如果nextPollTimeoutMillis>0，最长阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒(超时)，如果期间有程序唤醒会立即返回。nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);synchronized (this) {final long now = SystemClock.uptimeMillis();Message prevMsg = null;Message msg = mMessages;if (msg != null && msg.target == null) {//msg.target == null表示此消息为消息屏障（通过postSyncBarrier方法发送来的）//如果发现了一个消息屏障，会循环找出第一个异步消息（如果有异步消息的话），所有同步消息都将忽略（平常发送的一般都是同步消息）do {prevMsg = msg;msg = msg.next;} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());}if (msg != null) {if (now < msg.when) {// 如果消息此刻还没有到时间，设置一下阻塞时间nextPollTimeoutMillis，进入下次循环的时候会调用nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)进行阻塞；nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);} else {//正常取出消息//设置mBlocked = false代表目前没有阻塞mBlocked = false;if (prevMsg != null) {prevMsg.next = msg.next;} else {mMessages = msg.next;}msg.next = null;msg.markInUse();return msg;}} else {//没有消息，会一直阻塞，直到被唤醒nextPollTimeoutMillis = -1;}if (mQuitting) {dispose();return null;}//...//此处有省略IdleHandler相关代码//...pendingIdleHandlerCount = 0;nextPollTimeoutMillis = 0;}}

六、Handler

1. 构造函数

    public Handler(Callback callback) {this(callback, false);}public Handler(Callback callback, boolean async) {//.....此处省略n行代码......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;}

构造Handler的时候可以传入Callback，也可以不传。

2. 发送消息： sendMessage(msg)

sendMessage(msg)和post(Runnable)都会调用到sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)，最终调用　sendMessageAtTime方法。

3. 发送消息：post(Runnable)

这个时候消息会赋上callback属性值。

// 源码public final boolean post(Runnable r){return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);}

使用方式：

mHandler.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {//主线程UI更新}
});

4. sendMessageAtTime

    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {// 这里把mQueue赋值给本地的Queue，传给enQueueMessage，// 而mQueue就是mLooper.mQueueMessageQueue 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);}

4. dispatchMessage

    public void dispatchMessage(Message msg) {if (msg.callback != null) {// 使用post(runnable)的时候handleCallback(msg);} else {// mCallback 是Handler的构造函数赋值if (mCallback != null) {if (mCallback.handleMessage(msg)) {return;}}handleMessage(msg);}}

七、使用示例

1. 使用handler作延时处理

这里是向主线程添加延时消息。

       binding.fab.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View view) {new Handler().postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Toast.makeText(MainActivity.this, "延迟处理", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}, 1000*5);}});

2. 子线程更新UI

    private void update(String text) {TextView textView = findViewById(R.id.count);textView.setText(text);}private final Handler handler = new Handler(Looper.myLooper()) {@Overridepublic void handleMessage(android.os.Message msg) {if (msg.what == 1) {Bundle bundle = msg.getData();update(bundle.getString("text"));}}};@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);com.cn.test.databinding.ActivityMainBinding binding = ActivityMainBinding.inflate(getLayoutInflater());setContentView(binding.getRoot());setSupportActionBar(binding.toolbar);binding.fab.setOnClickListener(view -> {Message message = new Message();Bundle bundle = new Bundle();bundle.putString("text", (new Date()).getTime() + "");message.what = 1;message.setData(bundle);handler.sendMessage(message);});}

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