Handler是Android消息通讯当中最常用的方式之一。
本篇小文将会从Handler的源码角度去浅析Handler。
总结
因为Handler这个东西其实大家都会用，源码也多多少少地了解过，所以直接将最关键的话，写到前面，对源码感兴趣的看官可以在看完总结后再往下浏览源码：
- 创建Handler
Handler handler = new Handler();
在主线程当中，可以直接进行Handler的创建。如果是在子线程当中，在创建之前必须先初始化Looper，否则会RuntimeException:
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler();
handler.sendEmptyMessage(8);
Looper.loop();
在初始化Looper的同时，一定要调用Looper.loop()来启动循环，否则Handler仍然无法正常接收。
并且因为Looper.loop()有死循环的存在，Looper.loop()之后的代码将无法执行，所以需要将Looper.loop()放在代码的最后，这点在下面源码解析会解释。
并且Looper在每个线程只能存在一个，如果再去手动创建Looper也会抛出RuntimeException。
- 发送Handler
Handler的发送有很多方法，包括发送延时Handler、即时Handler、MessageHandler等等，但是查看这些发送方法的源码，就会发现这些发送Message的方法最终都会调用MessageQueue.enqueueMessage()方法。
这个方法其实就是将我们发送的Message入队到MessageQueue队列中，这样，我们的消息就已经发送成功，等待执行了。 - 取出Handler
在Looper.prepare()的同时，总会执行looper.loop()语句与之对应。
查看loop()源码会发现，这个方法中有一个for(;;)的死循环，会无限执行MessageQueue.next()，而MessageQueue就是我们上一步将Meesage入队的对象。
也就是说在创建Looper时，就会启动MessageQueue的无限遍历。如果MessageQueue为空，Looper.loop()就会进入休眠，直到再有Message插入到MessageQueue中。
如果取到Message则会调用message.target.dispatchMessage()，将消息分发给对应的Handler。 - 如何在
loop()休眠之后唤醒loop()？
在Meesage入队的时候，也就是执行MessageQueue.enqueueMessage()方法时，enqueueMessage()有一个nativeWeak()的native方法，如果有消息进入，并且Looper是休眠状态，则会执行该方法唤醒Looper:
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
- 整体流程
先调用Looper.prepare()创建Looper，在创建的同时会自动调用Looper.loop()执行死循环loop()。注意Looper.loop()一定放到代码的最后一行。
死循环中会执行MessageQueue.next()方法去取出队列中的消息，当消息为空时，MessageQueue.next()方法中会执行nativePollOnce()的native方法休眠Looper.loop()死循环。当有新的消息插入到MessageQueue中，也就是调用MessageQueue.enqueueMessage()方法，这个方法当中会判断Looper是否是休眠状态，如果是休眠状态会执行nativeWeak()的native方法来唤醒Looper()。
Handler的使用
- 主线程
在主线程当中，Handler可以作为一个成员变量直接进行创建：//注意，Handler属于android.os包 private Handler handler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { System.out.println("主线程的Handler"); } };
接着我们试着发送Handler：
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//发送一个空Handler，what为888，延迟3秒到达
handler.sendEmptyMessageDelayed(888,3000);
}
发送Handler有很多方法：发送空Message、发送延迟的空Message、发送Message、发送延迟的Message等：
接着我们运行项目，就会发现3s后控制台有Log的打印。
- 子线程
在子线程中创建Handler的流程，和在主线程基本一致，只是多了一步而已，但这一步非常关键。
我们先按照主线程的步骤，看看会有什么问题。
在子线程中创建Handler：
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
System.out.println("子线程的Handler");
}
};
}
}.start();
接着我们运行项目，会发现项目崩溃了：
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)
很明显，错误信息说的是在当前线程中创建Handler失败因为没有执行Looper.prepare()。
那我们按照错误原因，在创建Handler之前，加上Looper.prepare():
//子线程
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
//添加Looper.prepare()；
Looper.prepare();
//之后再创建Handler
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
System.out.println("子线程的Handler");
}
};
//发送消息
handler.sendEmptyMessage(111);
}
}.start();
这次再运行项目，我们就会发现项目正常运行没有问题。但是发送Handler仍然无法接收，那是因为我们没有启动Looper的遍历：
//子线程
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
//添加Looper.prepare()；
Looper.prepare();
//之后再创建Handler
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
System.out.println("子线程的Handler");
}
};
//发送消息
handler.sendEmptyMessage(111);
//启动Looper的遍历功能
Looper.loop();
}
}.start();
这里一定要注意，Looper.loop()必须放到代码的最后。因为Looper.loop()中有死循环，会导致之后的代码无法执行。这里可以等到查看主线程创建过程的源码时证实。
- 使用总结
Handler的使用就是这么简单，要注意的就是子线程当中使用Handler时，一定要先调用Looper.prepare()，最后调用Looper.loop()，否则项目会崩溃或无法接收Handler。至于为什么会这样，我们在源码里面找原因。
源码解析
- Handler创建
我们先看Handler的构造方法：
public Handler(Callback callback, boolean async) {
//省略部分代码
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;
}
我们可以看到，Handler的构造方法当中是去获取了一个叫做Looper的类对象，如果该对象为空，就会抛出刚才我们上面发生的异常。所以我们需要在创建Handler之前，一定要先执行Looper.prepare()。
那么问题来了，为什么主线程就不需要执行Looper.prepare()就可以直接创建Handler呢？
我们可以随意根据代码猜测一下：
这里Handler的构造方法的代码已经很明显了，Looper类是必要的，那么主线程可以成功创建Handler，是不是就代表着主线程的Looper不为空呢？
是不是主线程在初始化的时候
Looper也跟着初始化了呢！？带着看破一切(瞎猜)的思路，我们来看主线程的初始化源码。经过了长时间的Google，我们知道了主线程类叫做:
ActivityThread。该类当中有main方法：
public static void main(String[] args) {
//....省略部分代码
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");
}
我们很自然（惊奇）地发现，在主线程创建的过程中，果然（真的）有与Looper类相关的内容。
这里有重点（敲黑板）：之前说的Looper.loop()后的代码不会执行，这里得到了证实：
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
下面异常的意思是：主线程的Looper意外退出。
也就是当Looper.loop()执行失败的意思，但是当Looper.loop()执行成功时，是不会执行下面的代码的！因为Looper.loop()必须放到方法的最后，否则会导致后面的代码无法执行。
好的，接着往下看，点进prepareMainLooper()会发现，其实内部就是调用了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();
}
}
所以到现在，我们解决了我们的第一个问题：为什么主线程当中不需要执行Looper.prepare()。
接着，我们去浏览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()并设置给当前线程
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
没什么东西，前面对线程当中的Looper进行了判空，如果不为空则会抛出RuntimeEception。
这也就是说，每个线程当中只能有一个Looper，当你尝试去创建第二时，就会发生异常，所以Looper.prepare()每个线程中只能调用一次。
后面则new了Looper并且设置给当前线程。
new Looper()中初始化了MessageQueue：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
到这里，Handler的创建就完成了！
- Handler发送Meesage
Handler的发送方法有很多，包括发送延时Handler、及时Handler、空Hanlder等等。
查看源码会发现，所有发送方法最后调用的都是同一个方法：MessageQueue的enqueueMessage()。
有的看官就会问：Handler中怎么会有MeesageQueue？
这个在上面new Looper()的源码中已经体现了：
new Handler()中new Looper()，
new Looper()中new MessageQueue()。
所以其实初始化Handler的同时，Looper和MeesageQueue都已经初始化完成了。
下面我们来看消息入队方法MessageQueue.enqueueMessage()的全部源码：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
//Meesage是否可用
//这里的msg.target指的就是发送该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.");
}
//同步锁
synchronized (this) {
//判断是否调用了quit()方法，即取消信息
//如果调用了，则其实Handler的Looper已经销毁，无法发送消息
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;
}
//将消息添加到MessageQueue的具体操作
//每来一个新的消息，就会按照延迟时间的先后重新进行排序
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()是休眠状态
//则调用native方法唤醒loop()
//---重点---Looper的唤醒
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
将Message入队到MeesageQueue的核心代码，就是这些。
根据注释也基本能理解该方法的作用。
- 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，死循环
for (;;) {
//取出Meesage的核心代码
//在当next()返回为空时，next()中会休眠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();
}
//唤醒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的代码有些多，大部分都是一些优化逻辑：next() 方法还做了其他一些事情，这些其它事情是为了提高系统效果，利用消息队列在空闲时通过 idle handler 做一些事情，比如 gc 等等。
结语
到这里Handler源码的浅析就结束了，总结在最上方，建议各位看官再去看一下总结加深印象。
