Handler是用来发送和处理Message和Runnable的，每个Handler实例都是与一个线程和该线程的消息队列相关联的，如果当前线程没有创建Looper有可能会抛异常。有可能的意思是有两种情况：
- 当前线程没有创建
Looper，直接调用无参构造Handler()则会抛异常；- 当前线程没有创建
Looper，调用Looper.loop()则会抛异常。
创建Handler、Looper和MessageQueue
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback) {
this(callback, false);
}
这两个构造器都是在当前线程创建Handler，我们通常会使用第一个方法创建Handler；第二个是设置一个处理Message的Callback接口。
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
//处理消息的回调，可以为空
mCallback = callback;
//是否异步，默认false
mAsynchronous = async;
}
上面两个构造器最终都会执行这个构造器，mLooper是使用Looper.myLooper()赋值的,如果为空会抛出RuntimeException,然后将Looper的mQueue赋值给Handler的mQueue，mQueue就是消息队列。再看一下Looper.myLooper()：
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
可以看到Looper是通过ThreadLocal<Looper> sThreadLocal获取到的，这里先介绍一下ThreadLocal的两个主要方法，过多细节不介绍:
public void set(T value) {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//根据t获取ThreadLocalMap，key是ThreadLocal类型
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
//如果map不为空，直接设置
map.set(this, value);
else
//如果map为空，创建新的map，再把value放进去，本篇放的值是Looper对象
createMap(t, value);
}
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
上面代码挺简单的就不做解释了，具体介绍一下
ThreadLocal： 这个类提供线程局部变量，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
话又说回来，那么什么时候把Looper设置到ThreadLocal<Looper> sThreadLocal里的？其实是在app启动的时候就设置了，下面是ActivityThread的main方法：
public static void main(String[] args) {
...
Looper.prepareMainLooper();
...
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
这里调用了Looper.prepareMainLooper()，然后又会调用prepare(false)，创建新的Looper，并将它设置到sThreadLocal里。这里主线程的Looper就创建完成了，接着调用Looper.loop()开始轮询，这个后面再讲。
public static void prepareMainLooper() {
//主线程Looper不允许退出
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
//因为一个线程只能有一个Looper
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//将新的Looper设置到ThreadLocal里
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
//创建消息队列
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
这里注意一下上面的quitAllowed参数，这个参数在主线程里是false，表示Looper不允许退出，否则抛出IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.")。到了这里，主线程创建Looper，Handler和MessageQueue就介绍完了。
public Handler(Looper looper) {
this(looper, null, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback) {
this(looper, callback, false);
}
这两个构造器可以在任意线程创建Handler，主线程使用Looper.myLooper(),子线程使用Looper.prepare()。
public static void prepare() {
//这里的quitAllowed参数是true，表示Looper允许退出
prepare(true);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
这里比较简单就是进行赋值，创建完不要忘记调用Looper.loop()开始轮询。注意：不使用时要调用Looper.quit()或Looper.quitSafely()，前者是移除消息队列中所有消息，后者是移除未触发的消息。否则Looper会处于等待状态。
发送消息
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);
}
public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) {
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, 0);
}
无论调用哪一种发送消息的方法都会走到这两个方法，只是第二个方法的uptimeMillis为0,表示需要立即执行。下面看一下enqueueMessage:
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
//设置异步
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
这里注意msg.target就是Handler，然后交给MessageQueue的enqueueMessage插入消息队列。
插入消息
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
//如果Handler为空抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
//消息已经被使用
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
//只有调用Looper.quit()时为true
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
//消息回收
msg.recycle();
return false;
}
//标记消息已经被使用
msg.markInUse();
//设置消息的运行时间
msg.when = when;
//设置当前的消息
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// 当前消息队列为空或when == 0或运行时间小于p的运行时间就插入到头部.
msg.next = p;
mMessages = msg;
//needWake需要根据mBlocked的情况考虑是否触发
needWake = mBlocked;
} else {
//当前消息队列不为空，并且不需要立即运行，并且当前运行时间>=p的运行时间
//插入队列中间，我们不必唤醒事件队列，除非队列头部存在障碍并且消息是队列中最早的异步消息。
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
//开始循环直到当前消息为空，或者运行时间小于p的运行时间
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
//因为消息队列之前还剩余消息，所以这里不用调用nativeWakeup
needWake = false;
}
}
// 将msg按照时间顺序插入消息队列，p - msg - next
msg.next = p;
prev.next = msg;
}
if (needWake) {
//调用nativeWake，以触发nativePollOnce函数结束等待
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue是按照Message触发时间的先后顺序排列的，队头的消息是将要最早触发的消息。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。那么插入到队列中的消息是如何取出来的呢？当然是Looper.loop()啦，
取出消息
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
//如果当前线程没有Looper抛出异常
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue;
...
for (;;) {
// 通过next方法取出消息，这里是关键，我们后面分析，先说一点next没有消息会一直处于阻塞状态，
// 所以不会往下走
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
// 没有消息表明消息队列正在退出。
return;
}
...
//分发取出的消息，这里msg.target就是Handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
...
//处理过之后要把消息回收
msg.recycleUnchecked();
}
}
接下来我们去看看MessageQueue的next()：
Message next() {
// 如果消息队列执行了quit或dispose就会返回空的消息
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 循环迭代的首次为-1
//如果为-1，则表示无限等待，直到有事件发生为止。如果值为0，则无需等待立即返回
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
//阻塞操作，当到了nextPollTimeoutMillis时长，或者消息队列被唤醒，都会返回
//这里底层做了大量的工作，水平有限就不细究了
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// 尝试检索下一条消息, 如果找到则返回。
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并退出循环。
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 {
// 获取一个消息并返回，把msg.next设置成当前消息.
//如果取到了消息mBlocked为false，没取到就是
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
//标记msg的使用状态
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// 没有找到消息.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// 如果消息正在推出，返回null.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
//第一次迭代，并且消息队列为空或者是第一个消息
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// 没有 idle handlers 需要执行. 处于等待状态并跳过这次迭代.
mBlocked = true;
continue;
}
...
//重置idle handler个数为0，以保证不会再次重复运行
pendingIdleHandlerCount = 0;
//当调用一个空闲handler时，一个新message能够被分发，因此无需等待可以直接查询pending message.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
这样消息就被取出来了，接下来看看是如何处理消息的。
处理消息
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
如果msg的callback不为空，则执行handleCallback(msg)；否则看Handler的mCallback是否为空，不为空则执行mCallback.handleMessage(msg)，若mCallback.handleMessage(msg)返回true则直接退出方法，否则执行handleMessage(msg)，handleMessage(msg)是个空方法，需要我们自己来实现。
