Android Handler消息机制源码解析
好记性不如烂笔头，今天来分析一下Handler的源码实现
Handler机制是Android系统的基础，是多线程之间切换的基础。下面我们分析一下Handler的源码实现。
Handler消息机制有4个类合作完成，分别是Handler,MessageQueue,Looper,Message
Handler : 获取消息，发送消息，以及处理消息的类
MessageQueue:消息队列，先进先出
Looper : 消息的循环和分发
Message : 消息实体类，分发消息和处理消息的就是这个类
主要工作原理就是：
Looper 类里面有一个无限循环，不停的从MessageQueue队列中取出消息，然后把消息分发给Handler进行处理
先看看在子线程中发消息，去在主线程中更新，我们就在主线程中打印一句话。
第一步：
在MainActivity中有一个属性uiHandler，如下：
Handler uiHandler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
if(msg.what == 100){
Log.d("TAG","我是线程1 msg.what=" + msg.what + " msg.obj=" + msg.obj.toString());
}else if(msg.what == 200){
Log.d("TAG","我是线程2 msg.what=" + msg.what + " msg.obj=" + msg.obj.toString());
}
}
};创建一个Handler实例，重写了handleMessage方法。根据message中what的标识来区别不同线程发来的数据并打印
第二步：
在按钮的点击事件中开2个线程，分别在每个线程中使用 uiHandler获取消息，并发送消息。如下
findViewById(R.id.tv_hello).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
//线程1
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//1 获取消息
Message message = uiHandler.obtainMessage();
message.what = 100;
message.obj = "hello,world";
//2 分发消息
uiHandler.sendMessage(message);
}
}).start();
//线程2
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//1 获取消息
Message message = uiHandler.obtainMessage();
message.what = 200;
message.obj = "hello,android";
//2 分发消息
uiHandler.sendMessage(message);
}
}).start();
}
});使用很简单，两步就完成了从子线程把数据发送到主线程并在主线程中处理
我们来先分析Handler的源码
Handler 的源码分析
Handler的构造函数
public Handler() {
this(null, false);
}调用了第两个函数的构造函数，如下
public Handler(Callback callback, boolean async) {
//FIND_POTENTIAL_LEAKS 为 false, 不走这块
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
+ " that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}主要是下面几句：
mLooper = Looper.myLooper(); 调用Looper的静态方法获取一个Looper
如果 mLooper == null ，就会抛出异常
Can’t create handler inside thread ” + Thread.currentThread() + ” that has not called Looper.prepare()”;
说明我们的线程中如果没有一个looper的话，直接 new Handler() 是会抛出这个异常的。必须首先调用 Looper.prepare()，这个等下讲Looper的源码时就会清楚了。
接下来，把 mLooper中的 mQueue赋值给Handler中的 mQueue,callback是传出来的值，为null
这样我们的Handler里面就保存了一个Looper变量，一个MessageQueue消息队列.
接下来就是 Message message = uiHandler.obtainMessage();
obtainMessage()的源码如下：
public final Message obtainMessage()
{
//注意传的是一个 this, 其实就是 Handler本身
return Message.obtain(this);
}又调用了Message.obtain(this);方法，源码如下：
public static Message obtain(Handler h) {
//1 调用obtain()获取一个Message实例m
Message m = obtain();
//2 关键的这句，把 h 赋值给了消息的 target，这个target肯定也是Handler了
m.target = h;
//3 返回 m
return m;
}这样，获取的消息里面就保存了 Handler 的实例。
我们随便看一下 obtain() 方法是如何获取消息的。如下
public static Message obtain() {
//sPoolSync同步对象用的
synchronized (sPoolSync) {
//sPool是Message类型，静态变量
if (sPool != null) {
//就是个单链表，把表头返回，sPool再指向下一个
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
//如果sPool为空，则直接 new 一个
return new Message();
}obtain()获取消息就是个享元设计模式，享元设计模式用大白话说就是：
池中有，就从池中返回一个，如果没有，则新创建一个，放入池中，并返回。
使用这种模式可以节省过多的创建对象。复用空闲的对象，节省内存。
最后一句发送消息uiHandler.sendMessage(message);源码如下：
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}sendMessageDelayed(msg, 0) 源码如下
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}又调用了sendMessageAtTime() 源码如下：
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
// Handler中的mQueue，就是前面从Looper.get
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);
}调用enqueueMessage()
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//注意这句，如果我们发送的消息不是 uiHandler.obtainMessage()获取的，而是直接 new Message()的，这个时候target为null
//在这里，又把this 给重新赋值给了target了，保证不管怎么获取的Message,里面的target一定是发送消息的Handler实例
msg.target = this;
// mAsynchronous默认为false,不会走这个
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}最后调用queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)源码如下：
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 {
// 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;
}enqueue单词的英文意思就是 排队，入队的意思。所以enqueueMessage()就是把消息进入插入单链表中，上面的源码可以看出，主要是按照时间的顺序把msg插入到由单链表中的第一个位置中，接下来我们就需要从消息队列中取出msg并分了处理了。这时候就调用Looper.loop()方法了。
Looper.loop()的源码我简化了一下，把主要的流程留下，方法如下：
public static void loop() {
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;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
msg.recycleUnchecked();
}
}可以看到，loop()方法就是在无限循环中不停的从queue中拿出下一个消息
然后调用 msg.target.dispatchMessage(msg) , 上文我们分析过，Message的target保存的就是发送的Handler实例，这我们的这个demo中，就是uiHandler对象。
说白了就是不停的从消息队列中拿出一个消息，然后发分给Handler的dispatchMessage()方法处理。
Handler的dispatchMessage()方法源码如下：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}可以看到，一个消息分发给dispatchMessage()之后
1 首先看看消息的callback是否为null，如果不为null，就交给消息的handleCallback()方法处理，如果为null
2 再看看Handler自己的mCallback是否为null，如果不为null，就交给mCallback.handleMessage(msg)进行处理，并且如果返回true,消息就不往下分发了，如果返回false
3 就交给Handler的handleMessage()方法进行处理。
有三层拦截，注意，有好多插件化在拦截替换activity的时候，就是通过反射，把自己实例的Handler实例赋值通过hook赋值给了ActivityThread相关的变量中，并且mCallback不为空，返回了false，这样不影响系统正常的流程，也能达到拦截的目的。说多了。
前面分析了handler处理消息的机制，也提到了Looper类的作用，下面我们看看Looper的源码分析
Looper源码分析
我们知道，APP进程的也就是我们应用的入口是ActivityThread.main()函数。
对这块不熟悉的需要自己私下补课了。
ActivityThread.main()的源码同样经过简化，如下：
文件位于 /frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java
public static void main(String[] args) {
//1 创建一个looper
Looper.prepareMainLooper();
//2 创建一个ActivityThread实例并调用attach()方法
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
//3 消息循环
Looper.loop();
}可以看到，主线程中第一句就是创建一个looper，并调用了Looper.loop()进行消息循环，因为线程只有有了一个looper，才能消息循环，才能不停的从消息队列中取出消息，分发消息，并处理消息。没有消息的时候就阻塞在那，等待消息的到来并处理，这样的我们的app就是通过这种消息驱动的方式运行起来了。
我们来看下 Looper.prepareMainLooper() 的源码，如下
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}第一句，调用了prepare(false)
源码如下：
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//1 查看当前线程中是否有looper存在，有就抛个异常
//这表明，一个线程只能有一个looper存在
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
//2 创建一个Looper并存放在sThreadLocal中
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}sThreadLocal的定义如下static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
是一个静态的变量。整个APP进程中只有一个sThreadLocal，sThreadLocal是线程独有的，每个线程都调用sThreadLocal保存，关于sThreadLocal的原理，其实就是类似HashMap（当然和HashMap是有区别的），也是key,value保存数据，只不过key就是sThreadLocal本身 ，但是映射的数组却是每个线程中独有的，这样就保证了sThreadLocal保存的数据每个线程独有一份，关于ThreadLocal的源码分析，后面几章会讲。
既然Looper和线程有关，那么我们来看下Looper类的定义，源码如下：
/**
* Class used to run a message loop for a thread. Threads by default do
* not have a message loop associated with them; to create one, call
* {@link #prepare} in the thread that is to run the loop, and then
* {@link #loop} to have it process messages until the loop is stopped.
*
* <p>Most interaction with a message loop is through the
* {@link Handler} class.
*
* <p>This is a typical example of the implementation of a Looper thread,
* using the separation of {@link #prepare} and {@link #loop} to create an
* initial Handler to communicate with the Looper.
*
* <pre>
* class LooperThread extends Thread {
* public Handler mHandler;
*
* public void run() {
* Looper.prepare();
*
* mHandler = new Handler() {
* public void handleMessage(Message msg) {
* // process incoming messages here
* }
* };
*
* Looper.loop();
* }
* }</pre>
*/
public final class Looper {
.......
}我们看上面的注释
* <pre>
* class LooperThread extends Thread {
* public Handler mHandler;
*
* public void run() {
* Looper.prepare();
*
* mHandler = new Handler() {
* public void handleMessage(Message msg) {
* // process incoming messages here
* }
* };
*
* Looper.loop();
* }
* }</pre>这就是经典的Looper的用法 ，可以在一个线程中开始处调用 Looper.prepare();
然后在最后调用 Looper.loop();进行消息循环，可以把其它线程中的Handler实传进来，这样，一个Looper线程就有了，可以很方便的切换线程了。
下章节我们来自己设计一个Looper线程，做一些后台任务。
Handler的消息机制源码就分析到这了