Handler源码解析
1.概述
Handler一般在Android的UI线程和子线程间通信使用，之前我们在分析AsyncTask源码的时候就发现其实她的内部是Handler和Thread的一个组合，子线程做耗时的计算任务，Handler负责传递和接收结果。AsyncTask的源码解析请移步到我的另一篇文章AsyncTask源码分析。
2.用法
我们这里简单回顾一下Handler的用法:
创建一个Handler用来接收消息
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
Bundle bundle = msg.getData();
Logger.d(TAG,bundle.getString("Content"));
}
};
发送消息
Thread myThread = new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
Message message = handler.obtainMessage();
message.what = 111;
Bundle bundle = new Bundle();
bundle.putString("Content","内容");
message.setData(bundle);
handler.sendMessage(message);
}
};
3.源码相关解析
消息机制一般有是三个主要组成部分：
1.消息发送者；
2.消息队列；
3.消息处理循环
运行机制：
消息发送者通过某种方式，将消息发送到某个消息队列，同时存在一个消息处理循环，不断的从消息队列中取出消息进行处理。
Android中的Handler消息处理主要由五个部分组成：
Message:
Message是线程中实实在在传递的消息，用于线程间交换数据，有四个常用字段，what、arg1、arg2、obj，前三者是int型，用于int型数据的传递，好处是轻量，obj可以传递稍复杂的object对象，但是请注意数据量不要太大；
Handler:
发送和处理消息，具体是怎么处理的待会儿再讲；
MessageQueue
消息队列，存放Handler发送过来的Message，它是一个单链表结构，消息会被一个接一个的处理，每个线程只存在一个消息队列
Looper
消息都存在MessageQueue中，怎么取出来呢？Looper中的loop()方法是一个死循环，Looper通过调用这个方法，只要消息队列中存在消息，就会一个接一个的取出来传递到Handler的handleMessage()中，当然的每个线程都只有一个一个Looper对象。
ThreadLocal
为了保证每个线程只有一个Looper对象，我们使用ThreadLocal来存储Looper，它的内部做了并发的相关处理，保证Looper的唯一性
通过sendMessage()方法我们找到实际调用的是MessageQueue中的
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
//msg.target是handler对象
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
//Message
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
//保证并发安全
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;
//这个时候新消息会插入到链表的表头，队列需要调整唤醒时间
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 {
// 新消息会插入到链表的内部，一般情况下，这不需要调整唤醒时间。
// 但还必须考虑到当表头为“同步分割栏”的情况
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
// 说明即便msg是异步的，也不是链表中第一个异步消息，所以没必要唤醒
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;
}
这段代码的意思是：在链表的合适位置插入Message节点。链表是按照时间排序的，这段代码主要是在比对Message的when信息，消息链表的第一个节点对应着最先被处理的消息，如果Message被插入到链表的头部，意味着队列的最近唤醒时间也跟着改变，needWake被置为true，进入nativeWake方法。nativeWake()方法对应的是c++层，我们暂不做深入研究。
接下来我们看消息循环Looper的loop()方法。我们知道程序都有相应的入口，Activity是怎么样的消息驱动机制呢，在ActivityThread的main方法中我们发现是调用了 Looper.prepareMainLooper()创建主线程的Looper和MessageQueue，并通过 Looper.loop()开启消息循环。
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
内部调用了prepare(false)和myLooper()
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));
}
sThreadLocal保存了一个Looper对象，首先判断是否已经存在Looper对象，ThreadLocal是并发安全的，同时保证么个线程只有一个Looper对象。
我么看一下Looper的构造函数
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
创建Looper的同时创建了一个MessageQueue消息队列和保存了当前线程，quitAllowed表示消息队列是否可以退出。
prepareMainLooper()中调用的myLooper()是什么呢？看源码启示是从sThreadLocal中取出Looper。
Looper的初始化完成了，接下来是另一个重要的方法Looper.loop():
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
...
final MessageQueue queue = me.mQueue;
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
return;
}
...
msg.target.dispatchMessage(msg);
...
msg.recycleUnchecked();
}
}
逻辑比较简单，通过一个死循环不断的从MessageQueue的next()方法中取出消息，然后调用msg.target.dispatchMessage(msg)，再然后回收该消息，如果消息为空，继续循环，直到有新消息为止，这是一个阻塞操作，msg.target上文我们讲过就是handler对象。
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
msg.callback是什么呢，点击查看到Handler的构造函数我们看到callback是作为参数传入的，我们在调用Handler的post方法的时候传的是Runnable对象。
我们来看看我们经常会用到的两个方法runOnUiThread和View的postDelayed
public final void runOnUiThread(Runnable action) {
if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
mHandler.post(action);
} else {
action.run();
}
}
public boolean postDelayed(Runnable action, long delayMillis) {
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
if (attachInfo != null) {
return attachInfo.mHandler.postDelayed(action, delayMillis);
}
ViewRootImpl.getRunQueue().postDelayed(action, delayMillis);
return true;
}
可以看到都是执行了主线程的run()方法。
讲到这里Handler的通讯原理基本上讲完了，但是其实还有一个很重要的地方没有说到，就是MessageQueue的next()方法。MessageQueue是怎么一个接一个的取消息呢，我们来看：
对消息队列而言，在摘取消息时还要考虑更多技术细节。
消息队列它应该具有以下特点：
1.当消息队列中没有新消息时，我们应该使之阻塞，而不应该继续下面的一系列的操作；
2.队列里的消息应该按照时间先后顺序排列，最先到时的消息会放在队列的头部，时间这里指的是mMessage.when，依次排序；
3.阻塞时间最好能精确，如果暂时没有合适的消息可以摘取时，要考虑链表的消息首个节点将什么时间到，这个消息节点到当前的时间差，就是我们要阻塞的时间；
4.有些时候我们可能希望在消息队列进入阻塞的时候做一些动作，这些动作称为idle动作，我们需要兼顾处理这些idle动作。
MessageQueue的next()函数如下：
Message next()
{
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
. . . . . .
nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis); // 阻塞于此
. . . . . .
// 获取next消息，如能得到就返回之。
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages; // 先尝试拿消息队列里当前第一个消息
if (msg != null && msg.target == null) {
// 如果从队列里拿到的msg是个“同步分割栏”，那么就寻找其后第一个“异步消息”
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; // 重新设置一下消息队列的头部
}
msg.next = null;
if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg; // 返回得到的消息对象
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
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;
}
. . . . . .
// 处理idle handlers部分
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("MessageQueue", "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
pendingIdleHandlerCount = 0;
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
当MessageQueue的定时机制触发后，会判断这条消息是否真的到时，如果到时，则直接返回这个Message，如果没有到时，则计算一个等待时间，继续for循环继续调用nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis)，进入阻塞状态，等待指定的等待时间。
next()中的Idle Handler，我们前面说过，在消息队列阻塞之前，我们可能希望做一些其它的操作，比如垃圾回收，在ActivityThread中我们看一下GcIdler的定义：
final class GcIdler implements MessageQueue.IdleHandler {
@Override
public final boolean queueIdle() {
doGcIfNeeded();
return false;
}
}
Handler的消息机制我们讲完了，还有一些细节我们没有涉及，比如我们发现源码里面调用了native层的方法、比如同步分隔栏的原理，如果你想继续深入的研究下去，你可以去深究这些代码，下面的参考博文，讲的很详细，其实我也是查看源码，然后有一些不懂的地方去对照着这篇博文去理解，这里感谢这篇文章的博主。
参考：
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