我们经常会用到Handler，知道他是android中实现线程切换的类，我们只需要在任意线程发送消息，在handleMessage方法中处理收到的消息，就可以完成线程切换了。用法很简单，我们用的多，面试的时候面试官问的也多，如果他问道Handler延时消息是怎么实现的、怎么实现线程切换、怎么创建子线程的Handler的时候，可不能随便忽悠了。看了这篇文章你就会知道以上问题的答案，也会对Handler的消息机制有一个全面的了解，最重要的是你可以让面试官知道你对Handler的理解程度来提升薪资筹码以及逼格。
Handler消息机制中包含有三个重要的东西，Handler、MessageQueue、Looper。我们来依次介绍一下这三个东西:
我们在使用Handler的时候，一般都是通过直接new Handlder来创建他，让后重写他的handleMessage方法，当然有的人喜欢传一个CallBack给他，然后实现CallBack里面的handleMessage方法，其实两者都是一样的。后面分析会讲到。我们先来看一下构造，看一下Handler是怎样创建。
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;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
我们上面两种创建方式都会最终调用上面这个构造，可以看到就是做了一些赋值操作，但有一个值Looper是必须不能够位null的，我们看一下Looper.myLooper()是怎样获取Looper的。
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
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();
}
可以看到，先拿到当前的线程，然后再去获取线程的ThreadLocalMap，又通过ThreadLocal作为key来拿到ThreadLocalMap.Entry，value就是当前线程的Looper。 那我们来看一下Looper是怎样被设置进去的吧，我们看过创建Handler的时候必须需要一个Looper，那这个Looper是怎么创建的呢？直接new一个不就好了吗，不行，为了防止你乱来，私有了构造方法，我们就只有通过静态方法public static void prepare()来创建Looper，我们看一下Looper的创建。
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));
}
首先直接在静态的sThreadLocal里面找，又到了我们上面的get方法，去取当前线程的Looper，如果有的话直接抛异常，一个线程只能有一个Looper，如果当前线程没有Looper的话，才能创建，并将Looper set 到 sThreadLocal 里面了，我们继续看一下set方法
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
非常简单，就将ThreadLocal对象作为key，将Looper对象作为值设置进去了
逻辑有点绕，重新来理一下： Thread中有一个ThreadLocalMap，Looper里面有个静态的ThreadLocal，ThreadLocalMap里面存放有一个以ThreadLocal为key，Looper为值的Entry，他们之间的关系就是这样，当你在一个线程里面调用Looper.myLooper()获取当前线程的Looper的时候，就会拿着sThreadLocal作为key去当前Thread的ThreadLocalMap里面找Looper。就是这么一个流程，每次创建的时候也会在当前线程中找Looper，如果有就会抛出异常。所以这样就保证了单个线程里面Looper是唯一的。
我们在看一下，Looper的创建
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
创建了MessageQueue和将当前线程赋值给mThread成员变量。
我们了解了Handler的创建，以及Looper保证的单个线程的唯一性之后，就看看我们最常用的sendMessage以及post方法，最终两个方法都会调用到 sendMessageAtTime方法
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);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
先是调用了sendMessageDelayed()方法，通过SystemClock.uptimeMillis()+delayMillis来得到Message执行的时间(SystemClock.uptimeMillis()获取的是系统运行的时间，我们改变系统时间不会影响Handler的延时消息的执行，但是Timer的延时是以系统时间来作为标准的，就会遇到这样一个坑)，可以看到经过判断之后把handler设置为Message的target然后直接就调用了MessageQueue的enqueueMessage方法，我们看一下enqueueMessage方法
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
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) {
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 {
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;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
前面都是判断一些异常情况，我们直接看下面的if else 语句，if里面判断了p == null || when == 0 || when < p.when，p可以看到上一句 其实就mMessages，这个mMessages就是下一个待处理的消息，p==null（没有下一个待处理的消息，消息队列没有消息）， when是我们发送的message的执行的时间戳(当我们发送延时消息的时候，会自动加上当前时间得到Message执行的时间戳)，when == 0（证明不需要延时），还有 when < p.when(我们发送的消息执行时间在下一个待执行的消息之前)，这三种情况下，直接调用msg.next = p（也就是将下一个待执行的放到我们发送的消息后面，我们发送的在前面），这是几种情况消息加入消息队列的处理方式；我们再看一下else里面（从if的条件可以判断，我们发送的消息肯定是在下一个待执行消息的后面的），prev=p p=p.next 让后继续进行刚才的if (p == null || when < p.when)（其实就对消息队列进行遍历，看我们发送的消息应该插在哪里），然后 msg.next=p prev.next=msg(确定了位置之后将我们的消息插入进去)，这就是整个消息插入消息队列的逻辑。
我们知道了消息是怎样插入的，那么接下来我们就来看看消息是怎么取出来执行的，消息的执行需要借助到Looper的轮询，我们看一下Looper的loop方法
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;
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
return;
}
final Printer logging = me.mLogging;
final long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
final long end;
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (slowDispatchThresholdMs > 0) {
final long time = end - start;
if (time > slowDispatchThresholdMs) {
Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on "
+ Thread.currentThread().getName() + ", h=" +
msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what);
}
}
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();
}
}
其实这段代码最关键的就是loop里面死循环并调用queue.next()来从MessageQueue里面取消息(这个取消息会涉及到一些队列阻塞唤醒的一些操作，由于水平有限，如果需要深入理解的同学可以看看深入理解MessageQueue这篇文章)，并通过msg.target.dispatchMessage(msg)来执行消息，我们知道target是与发送此消息的Handler。继续来看一下dispatchMessage方法
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
是不是意识到了什么？第一个if里面执行了msg的callback这个Callback是一个Runnable对象，是我们用handler.post(Runnable runnable)时赋值的，else里面的if调用了mCallback的handleMessage(msg)方法，这个mCallback是我们创建Handler时传给他的Callback对象，最后调用了Hanler自身的handleMessage(msg)。所以handler对消息的处理有这么三种。
整个Handler的流程我们已经讲完了，我们最后来回顾一遍，首先我们要想创建当前线程的Handler，需要创建与当前线程绑定的Looper，通过Looper.prepare()就可以完成这一步，让后Looper.loop()让MessageQueue轮询起来，整个线程的Handler系统已经创建完毕，我们只需要创建Handler来发送消息，最后的消息处理代码都会在自定的线程完成，从而达到线程切换的目的。
但是我们一般使用Handler的时候并没有去调用Looper的prepare()和loop()方法啊，那是因为系统在应用的main方法里面进行了调用，我们来看一看ActivityThread的main方法，这个应用的入口
public static void main(String[] args) {
SamplingProfilerIntegration.start();
CloseGuard.setEnabled(false);
Environment.initForCurrentUser();
EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());
Security.addProvider(new AndroidKeyStoreProvider());
final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
//这里是创建主线程的Looper
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
AsyncTask.init();
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
//让后让Looper进行轮询
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
可以看到，我们在主线程直接使用Hanlder的原因是系统在启动应用的时候就已经完成了主线程的prepare以及loop。
恩，整个handler的消息机制就这么多了，喜欢的可以关注一波~
