概述
handler是什么？handler是一种能够提供跨线程通信的服务，最常用的通信对象是从任意一个线程与主线程进行通信。
如果想从B线程发送信息到A线程，B线程需要获取到A线程的Looper，然后实例化handler，构造参数就是A线程的Looper。如果需要发送信息，可以通过handler的sendMessage方法发送一个Message，也可以通过handler的post方法发送一个runnable类型，这些内容会包装成一个Message对象，并加入到MessageQueue消息队列中。
当消息队列中有Message时，会执行dispatchMessage方法方法消息，如果消息内有runnable则直接执行，否则执行handleMessage方法，A线程就可以拿到B线程所发送的内容了。
当我们使用handler时，一般都是发送信息给主线程，即ui线程。主线程的Looper在ActivityThread类就已经初始化了，然后这个Looper的值以静态的形式保存下来，名字是sMainLooper，通过获取这一静态变量可以获取到主线程的Looper，获取方法是getMainLooper。
以上只是一个关于handler机制的一个整体运行情况，目的是对整个的运行流程有一个大致的认识，其中还有需要细节部分还没有具体说明，下面会逐一展示。
Message
Message可以理解为是要执行任务的载体，那这个载体里面需要包含什么内容呢？Message包含的主要数据和作用如下所示：
注意：在创建Message对象时，常常不用直接创建，而是调用Message.obtain或者Handler.obtain方法，可以从全局池中返回一个新的 Message 实例，允许我们在很多情况下避免分配新对象。
MessageQueue
有了要执行任务的载体Message后，设想如果有多个Message对象，如何储存这些对象，答案就是使用MessageQueue，消息队列。
消息队列采用链表的形式，原因有方便Message的增加、删除，避免浪费储存空间，消息队列基本不需要随机访问，因为都是从信息队列头部取出Message。Message中有一个名为next的数据，就是专门用来保存下一个Message的引用信息，这样就可以将所有Message采用链表的形式串起来了。
如何将Message加入到队列呢？MessageQueue的队列头通过一个名为mMessages保存下来，在源码里面是通过enqueueMessage方法来实现将Message添加到队列的，现在将逐一分析是如何将Message加入到队列的。
由于存在多个线程同时向消息队列添加消息的可能，所以需要内部保证线程同步，线程同步采用的方法是加锁。
每次有新的消息加入时，消息加入队列的位置也是有讲究的。消息队列里面Message的排列顺序一般是按照目标传递时间when的大小来进行排序的，when的值越小，排得越靠前。因此根据这一规则，遍历这一消息队列，找到新加入的Message的when值比队列中Message的when值小的地方，在其后插入即可。如果找不到，则插入到队尾。
通过这个规则，如果我们要发送一个希望能够立即执行的事件，就可以将其when值设置为0，那么就会直接插入到队列的头部，可以马上从队列中取出处理。
其源码如下所示：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
synchronized (this) {
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
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 {
// Inserted within the middle of the queue. Usually we don't have to wake
// up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
// and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
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.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
知道如何向队列加入消息后，那么要怎么从队列中取出消息呢？答案是通过调用MessageQueue的next方法。
每次调用next方法时，如果队列有消息，并且这个消息的when值小于当前的时间戳，就会返回队列头部的消息。如果上述条件不满足，这里又分两种情况，一是有消息但是没到执行时间，二是没有消息。这两种情况都会导致线程休眠挂起，前置在到执行时间后就会将线程唤醒，后者只有在有新的消息加入队列时才会唤醒，唤醒的方法是nativeWake。唤醒之后，又会重新遍历这一队列，如果满足条件就返回消息，如果不满足，则继续休眠挂起，直到下一次唤醒。
next方法里面执行休眠挂起的方法是nativePollOnce，这个方法是由其他语言实现的。在休眠挂起前还会执行Binder的flushPendingCommands方法，这个方法将当前线程中挂起的任何 Binder 命令刷新到内核驱动程序。在执行可能长时间阻塞的操作之前调用此函数很有用，可以确保已释放任何挂起的对象引用，从而防止进程持有对象的时间超过其需要的时间。
需要注意的点是，当mQuitting为true时，会返回null值。当执行MessageQueue的Quit方法时，mQuitting会变为true。
next方法的源码如下所示：
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
Handler
Handler的作用一句话来说就是主要用来发送和处理Message类型的数据。
发送消息
1.用于发送Message的方法：sendMessageAtTime、sendMessageDelayed、sendMessage、sendEmptyMessageAtTime、sendEmptyMessage、sendMessageAtFrontOfQueue等，这些方法最终都是通过调用sendMessageAtTime实现的。
当需要发送一个Runnable对象时，提供了专门的方法，例如post、postAtTime、postDelayed，本质上只是多设置了Message的callback属性。
返回值：如果消息成功放入消息队列，则返回 true。失败时返回 false，通常是因为处理消息队列的循环器正在退出。
2.将Message放入消息队列MessageQueue。方法是enqueueMessage，通过调用MessageQue的enqueueMessage方法实现。
处理消息
1.消息分发：方法是dispatchMessage，当Message中callback不为空时，会执行callback.run，代表在该线程执行任务；如果callback为空，则执行handleMessage方法，开发者可通过handleMessage回调自行处理Message内容，当返回true时，结束处理流程。
Looper
在介绍完Handler类后，应该会有个疑问，Handler怎么拿到主线程的MessageQueue呢？Looper就是来解决这个问题的。
每一个Looper对象都对应着一个MessageQueue和线程实例，这样就可以向主线程发送消息并在主线程处理消息。因此不难看出，MessageQueue的创建是在Looper上进行的，Looper的构造函数代码如下：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
Looper内部会开启一个无限循环，用于消息循环，其关联的线程就从MessageQueue中循环获取Message进行处理。当MessageQueue中有消息时，就会调用Handler中的dispatchMessage方法进行分发信息，无限循环中的循环内容主要如下：
private static boolean loopOnce(final Looper me,
final long ident, final int thresholdOverride) {
Message msg = me.mQueue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return false;
}
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " "
+ msg.callback + ": " + msg.what);
}
// Make sure the observer won't change while processing a transaction.
final Observer observer = sObserver;
final long traceTag = me.mTraceTag;
long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs;
if (thresholdOverride > 0) {
slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride;
slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride;
}
final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0);
final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0);
final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch;
final boolean needEndTime = logSlowDispatch;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
final long dispatchEnd;
Object token = null;
if (observer != null) {
token = observer.messageDispatchStarting();
}
long origWorkSource = ThreadLocalWorkSource.setUid(msg.workSourceUid);
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (observer != null) {
observer.messageDispatched(token, msg);
}
dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
} catch (Exception exception) {
if (observer != null) {
observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
}
throw exception;
} finally {
ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource);
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (logSlowDelivery) {
if (me.mSlowDeliveryDetected) {
if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) {
Slog.w(TAG, "Drained");
me.mSlowDeliveryDetected = false;
}
} else {
if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery",
msg)) {
// Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
me.mSlowDeliveryDetected = true;
}
}
}
if (logSlowDispatch) {
showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", 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.recycleUnchecked();
return true;
}
在这里还要额外说明一下，开始循环和结束循环的方法分别是loop和quit。通过上面代码发现，退出循环的唯一条件就是当msg==null时。而在MessageQueue中的讲解中提到过，当mQuitting为true时，会返回null值，当执行Looper对象的quit方法时，会将相应的MessageQueue对象的mQuitting值设为true，因此获取到msg值为null，最终循环终止。
需要注意的是，子线程关联的Looper对象可以执行quit方法，但是主线程不行，因为在主线程初始化Looper对象时，quitAllowed参数为false，而其他的线程则是true。
事实上，当 ActivityThread 内部的 Handler 收到了 EXIT_APPLICATION 消息后，就会退出 Looper 循环。当主线程的Looper对象的loop停止循环时，也代表着程序运行结束了。
Looper中的quit方法执行的是MessageQueue中的Quit方法，代码如下：
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked();
} else {
removeAllMessagesLocked();
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
nativeWake(mPtr);
}
}
safe 为 true，只移除所有尚未执行的消息，不移除时间戳等于当前时间的消息。
safe 为 false，移除所有消息。
主线程Looper的初始化
在ActivityThread文件中的main方法，发现已经对Looper进行初始化了，代码是Looper.prepareMainLooper()，并在最后执行了Looper.loop()表示开启了消息循环，因此在主线程中可以直接使用Looper，如果需要获取主线程的Looper，通过getMainLooper方法获取即可。ActivityThread文件中的main方法代码如下（以上两个方法分别在第23行和第50行）：
public static void main(String[] args) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
// Install selective syscall interception
AndroidOs.install();
// CloseGuard defaults to true and can be quite spammy. We
// disable it here, but selectively enable it later (via
// StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
CloseGuard.setEnabled(false);
Environment.initForCurrentUser();
// Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);
// Call per-process mainline module initialization.
initializeMainlineModules();
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
Looper.prepareMainLooper();
// Find the value for {@link #PROC_START_SEQ_IDENT} if provided on the command line.
// It will be in the format "seq=114"
long startSeq = 0;
if (args != null) {
for (int i = args.length - 1; i >= 0; --i) {
if (args[i] != null && args[i].startsWith(PROC_START_SEQ_IDENT)) {
startSeq = Long.parseLong(
args[i].substring(PROC_START_SEQ_IDENT.length()));
}
}
}
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
// End of event ActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
延伸：
向其他线程使用Handler发送消息
自定义实现
以上所说的都是向主线程即ui线程发送消息，但其实Handler还可以向任意一个线程发送消息。实现的思路如下：
1.在新线程中创建Looper，该Looper所对应的线程就是新线程。新线程中的代码如下：
class MyThread : Thread() {
var mHandler: Handler? = null
override fun run() {
Looper.prepare()
mHandler = Looper.myLooper()?.run {
Handler(this) {
// 这里处理Message内容
true
}
}
myLooper = Looper.myLooper()
Looper.loop()
}
companion object {
var myLooper: Looper? = null
}
}
2.其他的线程向上面的线程发送消息，主要是要获取到进行消息处理线程的Looper对象，将其作为Handler的参数，之后就可以使用Handler发送消息了，代码如下：
private fun sendMsgToNewThread() {
val handler = MyThread.myLooper?.let { Handler(it) }
val msg = Message.obtain()
// 这里放一些要传递的信息
handler?.sendMessage(msg)
handler?.post {
// 这里可以传要执行的内容
}
}
上述是自定义使用Handler的一个线程。当然，android已经有了一个封装好了的类——HandlerThread。
HandlerThread
原理：
Thread类 + Handler类机制，即：
通过继承Thread类，快速地创建1个带有Looper对象的新工作线程
通过封装Handler类，快速创建Handler & 与其他线程进行通信
使用Handler造成的内存泄漏
原因
本质原因：长生命周期对象（Handler）持有短生命周期对象（Activity）
当退出 Activity 时，如果作为内部类的 Handler 中还保存着待处理的延时消息的话，就可能会持有该Activity的引用，导致GC无法回收该Activity，那么就会导致内存泄漏。
处理方法
1.静态内部类不默认持有外部类的引用，可以将Handler的子类设为静态类。
2.可以通过调用Handler.removeCallbacksAndMessages(null)来移除所有待处理的 Message。该方法会将消息队列中所有 Message.obj等于token的Message都给移除掉，如果 token 为 null 的话则会移除所有Message。
参考资料：
