Handler是Android消息通訊當中最常用的方式之一。
本篇小文將會從Handler的源碼角度去淺析Handler。
總結
因為Handler這個東西其實大家都會用，源碼也多多少少地了解過，所以直接將最關鍵的話，寫到前面，對源碼感興趣的看官可以在看完總結后再往下瀏覽源碼：
- 創建Handler
Handler handler = new Handler();
在主線程當中，可以直接進行Handler的創建。如果是在子線程當中，在創建之前必須先初始化Looper，否則會RuntimeException:
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler();
handler.sendEmptyMessage(8);
Looper.loop();
在初始化Looper的同時，一定要調用Looper.loop()來啟動循環，否則Handler仍然無法正常接收。
并且因為Looper.loop()有死循環的存在，Looper.loop()之后的代碼將無法執行，所以需要將Looper.loop()放在代碼的最后，這點在下面源碼解析會解釋。
并且Looper在每個線程只能存在一個，如果再去手動創建Looper也會拋出RuntimeException。
- 發送Handler
Handler的發送有很多方法，包括發送延時Handler、即時Handler、MessageHandler等等，但是查看這些發送方法的源碼，就會發現這些發送Message的方法最終都會調用MessageQueue.enqueueMessage()方法。
這個方法其實就是將我們發送的Message入隊到MessageQueue隊列中，這樣，我們的消息就已經發送成功，等待執行了。 - 取出Handler
在Looper.prepare()的同時，總會執行looper.loop()語句與之對應。
查看loop()源碼會發現，這個方法中有一個for(;;)的死循環，會無限執行MessageQueue.next()，而MessageQueue就是我們上一步將Meesage入隊的對象。
也就是說在創建Looper時，就會啟動MessageQueue的無限遍歷。如果MessageQueue為空，Looper.loop()就會進入休眠，直到再有Message插入到MessageQueue中。
如果取到Message則會調用message.target.dispatchMessage()，將消息分發給對應的Handler。 - 如何在
loop()休眠之后喚醒loop()？
在Meesage入隊的時候，也就是執行MessageQueue.enqueueMessage()方法時，enqueueMessage()有一個nativeWeak()的native方法，如果有消息進入，并且Looper是休眠狀態，則會執行該方法喚醒Looper:
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
- 整體流程
先調用Looper.prepare()創建Looper，在創建的同時會自動調用Looper.loop()執行死循環loop()。注意Looper.loop()一定放到代碼的最后一行。
死循環中會執行MessageQueue.next()方法去取出隊列中的消息，當消息為空時，MessageQueue.next()方法中會執行nativePollOnce()的native方法休眠Looper.loop()死循環。當有新的消息插入到MessageQueue中，也就是調用MessageQueue.enqueueMessage()方法，這個方法當中會判斷Looper是否是休眠狀態，如果是休眠狀態會執行nativeWeak()的native方法來喚醒Looper()。
Handler的使用
- 主線程
在主線程當中，Handler可以作為一個成員變量直接進行創建：//注意，Handler屬于android.os包 private Handler handler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { System.out.println("主線程的Handler"); } };
接著我們試著發送Handler：
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//發送一個空Handler，what為888，延遲3秒到達
handler.sendEmptyMessageDelayed(888,3000);
}
發送Handler有很多方法：發送空Message、發送延遲的空Message、發送Message、發送延遲的Message等：
接著我們運行項目，就會發現3s后控制臺有Log的打印。
- 子線程
在子線程中創建Handler的流程，和在主線程基本一致，只是多了一步而已，但這一步非常關鍵。
我們先按照主線程的步驟，看看會有什么問題。
在子線程中創建Handler：
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
System.out.println("子線程的Handler");
}
};
}
}.start();
接著我們運行項目，會發現項目崩潰了：
java.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)
at com.my.oo.MainActivity$2$1.<init>(MainActivity.java:0)
很明顯，錯誤信息說的是在當前線程中創建Handler失敗因為沒有執行Looper.prepare()。
那我們按照錯誤原因，在創建Handler之前，加上Looper.prepare():
//子線程
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
//添加Looper.prepare()；
Looper.prepare();
//之后再創建Handler
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
System.out.println("子線程的Handler");
}
};
//發送消息
handler.sendEmptyMessage(111);
}
}.start();
這次再運行項目，我們就會發現項目正常運行沒有問題。但是發送Handler仍然無法接收，那是因為我們沒有啟動Looper的遍歷：
//子線程
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
//添加Looper.prepare()；
Looper.prepare();
//之后再創建Handler
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
System.out.println("子線程的Handler");
}
};
//發送消息
handler.sendEmptyMessage(111);
//啟動Looper的遍歷功能
Looper.loop();
}
}.start();
這里一定要注意，Looper.loop()必須放到代碼的最后。因為Looper.loop()中有死循環，會導致之后的代碼無法執行。這里可以等到查看主線程創建過程的源碼時證實。
- 使用總結
Handler的使用就是這么簡單，要注意的就是子線程當中使用Handler時，一定要先調用Looper.prepare()，最后調用Looper.loop()，否則項目會崩潰或無法接收Handler。至于為什么會這樣，我們在源碼里面找原因。
源碼解析
- Handler創建
我們先看Handler的構造方法：
public Handler(Callback callback, boolean async) {
//省略部分代碼
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;
}
我們可以看到，Handler的構造方法當中是去獲取了一個叫做Looper的類對象，如果該對象為空，就會拋出剛才我們上面發生的異常。所以我們需要在創建Handler之前，一定要先執行Looper.prepare()。
那么問題來了，為什么主線程就不需要執行Looper.prepare()就可以直接創建Handler呢？
我們可以隨意根據代碼猜測一下：
這里Handler的構造方法的代碼已經很明顯了，Looper類是必要的，那么主線程可以成功創建Handler，是不是就代表著主線程的Looper不為空呢？
是不是主線程在初始化的時候
Looper也跟著初始化了呢！？帶著看破一切(瞎猜)的思路，我們來看主線程的初始化源碼。經過了長時間的Google，我們知道了主線程類叫做:
ActivityThread。該類當中有main方法：
public static void main(String[] args) {
//....省略部分代碼
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
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");
}
我們很自然（驚奇）地發現，在主線程創建的過程中，果然（真的）有與Looper類相關的內容。
這里有重點（敲黑板）：之前說的Looper.loop()后的代碼不會執行，這里得到了證實：
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
下面異常的意思是：主線程的Looper意外退出。
也就是當Looper.loop()執行失敗的意思，但是當Looper.loop()執行成功時，是不會執行下面的代碼的！因為Looper.loop()必須放到方法的最后，否則會導致后面的代碼無法執行。
好的，接著往下看，點進prepareMainLooper()會發現，其實內部就是調用了prepare()：
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
所以到現在，我們解決了我們的第一個問題：為什么主線程當中不需要執行Looper.prepare()。
接著，我們去瀏覽Looper.prepare()：
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//new Looper()并設置給當前線程
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
沒什么東西，前面對線程當中的Looper進行了判空，如果不為空則會拋出RuntimeEception。
這也就是說，每個線程當中只能有一個Looper，當你嘗試去創建第二時，就會發生異常，所以Looper.prepare()每個線程中只能調用一次。
后面則new了Looper并且設置給當前線程。
new Looper()中初始化了MessageQueue：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
到這里，Handler的創建就完成了！
- Handler發送Meesage
Handler的發送方法有很多，包括發送延時Handler、及時Handler、空Hanlder等等。
查看源碼會發現，所有發送方法最后調用的都是同一個方法：MessageQueue的enqueueMessage()。
有的看官就會問：Handler中怎么會有MeesageQueue？
這個在上面new Looper()的源碼中已經體現了：
new Handler()中new Looper()，
new Looper()中new MessageQueue()。
所以其實初始化Handler的同時，Looper和MeesageQueue都已經初始化完成了。
下面我們來看消息入隊方法MessageQueue.enqueueMessage()的全部源碼：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
//Meesage是否可用
//這里的msg.target指的就是發送該Message的Handler
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.");
}
//同步鎖
synchronized (this) {
//判斷是否調用了quit()方法，即取消信息
//如果調用了，則其實Handler的Looper已經銷毀，無法發送消息
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;
}
//將消息添加到MessageQueue的具體操作
//每來一個新的消息，就會按照延遲時間的先后重新進行排序
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;
}
//如果Looper.loop()是休眠狀態
//則調用native方法喚醒loop()
//---重點---Looper的喚醒
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
將Message入隊到MeesageQueue的核心代碼，就是這些。
根據注釋也基本能理解該方法的作用。
- 取出Message
取出Meesage想必大家都知道在哪里取出：Looper.loop()：
public static void loop() {
//Looper的判空
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();
//取出Message，死循環
for (;;) {
//取出Meesage的核心代碼
//在當next()返回為空時，next()中會休眠loop()
Message msg = queue.next(); // might block
if (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 logger
final 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.isTagEnabled(traceTag)) {
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();
}
}
Looper.loop()的核心就是取出Message，而取出Message的核心就是MeesageQueue.next()：
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();
}
//喚醒Looper.loop()的native方法
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
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
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.M
} 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 hand
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(pendingIdleHandlerCo
}
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;
}
}
取出Meesage的代碼有些多，大部分都是一些優化邏輯：next() 方法還做了其他一些事情，這些其它事情是為了提高系統效果，利用消息隊列在空閑時通過 idle handler 做一些事情，比如 gc 等等。
結語
到這里Handler源碼的淺析就結束了，總結在最上方，建議各位看官再去看一下總結加深印象。
