Handler

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 本文主要详细去解读Android开发中最常使用的Handler，以及使用过程中遇到的各种各样的疑问。

 在Android开发的过程中，我们常常会将耗时的一些操作放在子线程（work thread）中去执行，然后将执行的结果告诉UI线程（main thread），熟悉Android的朋友都知道，UI的更新只能通过Main thread来进行。那么这里就涉及到了如何将 子线程的数据传递给main thread呢？  Android已经为我们提供了一个消息传递的机制——Handler，来帮助我们将子线程的数据传递给主线程，其实，当熟悉了Handler的原理之后我们知道，Handler不仅仅能将子线程的数据传递给主线程，它能实现任意两个线程的数据传递。  接下来，我们便详细的了解下Handler的原理及其使用。  首先看一下Handler最常规的使用方式：

private Handler mHandler = new Handler(){        @Override        public void handleMessage(Message msg) {            super.handleMessage(msg);            switch (msg.what) {                case MESSAGE_WHAT:                    Log.d(TAG, "main thread receiver message: " + ((String) msg.obj));                    break;            }        }    };        private void sendMessageToMainThreadByWorkThread() {        new Thread(){            @Override            public void run() {                Message message = mHandler.obtainMessage(MESSAGE_WHAT);                message.obj = "I am message from work thread";                mHandler.sendMessage(message);            }        }.start();    }    /*    * 通常我们在主线程中创建一个Handler，    * 然后重写该Handler的handlerMessage方法，可以看到该方法传入了一个参数Message，    * 该参数就是我们从其他线程传递过来的信息。    *    * 我们在来看下子线程中如何传递的信息，子线程通过Handler的obtainMessage()方法获取到一个Message实例，    * 我们来看看Message的几个属性：    * Message.what------------------>用来标识信息的int值，通过该值主线程能判断出来自不同地方的信息来源    * Message.arg1/Message.arg2----->Message初始定义的用来传递int类型值的两个变量    * Message.obj------------------->用来传递任何实例化对象    * 最后通过sendMessage将Message发送出去。    *    * Handler所在的线程通过handlerMessage方法就能收到具体的信息了，如何判断信息的来源呢？当然是通过what值啦。    * 怎么样很简单吧    */

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 文章的开头说过，Handler不仅仅是能过将子线程的数据发送给主线程，它适用于任意两个线程之间的通信。

 下面我们来看下两个子线程之间如何进行通信的。  很简单啊，在一个线程创建Handler，另外一个线程通过持有该Handler的引用调用sendMessage发送消息啊！  写程序可不能关说不练啊，我们把代码敲出来看一下！

private Handler handler;    private void handlerDemoByTwoWorkThread() {        Thread hanMeiMeiThread = new Thread() {            @Override            public void run() {//                Looper.prepare();                handler = new Handler() {                    @Override                    public void handleMessage(Message msg) {                        Log.d(TAG, "hanMeiMei receiver message: " + ((String) msg.obj));                        Toast.makeText(MainActivity.this, ((String) msg.obj), Toast.LENGTH_SHORT).show();                    }                };//                Looper.loop();            }        };        Thread liLeiThread = new Thread() {            @Override            public void run() {                try {                    Thread.sleep(2000);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                Message message = handler.obtainMessage();                message.obj = "Hi MeiMei";                handler.sendMessage(message);            }        };        hanMeiMeiThread.setName("韩梅梅 Thread");        hanMeiMeiThread.start();        liLeiThread.setName("李雷 Thread");        liLeiThread.start();        /*        * 搞定，我们创建了两个Thread，liLeiThread和hanMeiMeiThread两个线程，很熟悉的名字啊！        * 跟之前的代码没太大区别hanMeiMeiThread创建了Handler，liLeiThread通过Handler发送了消息。        * 只不过此处我们只发送一个消息，所以没有使用what来进行标记        * 运行看看，我们的李雷能拨通梅梅吗？        * 啊哦，出错了        * 05-13 17:08:17.709 20673-20739/? E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: 韩梅梅 Thread                                                   Process: design.wang.com.designpatterns, PID: 20673                                                   java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()                                                       at android.os.Handler.
     
      (Handler.java:200)                                                       at android.os.Handler.
      
       (Handler.java:114)        *Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()        * -----------》它说我们创建的handler没有调用Looper.prepare();        * 好的，我们在实例化Handler之前调用下该方法，看一下。加上是不是没有报错了呢。        * 等等，虽然没有报错，但是hanMeiMeiThread也没有接到消息啊，消息呢？别急。        * 我们在Handler实例化之后加上Looper.loop();看一看，运行一下，是不是收到消息了呢。        * 只是为什么呢？        * 接下来我们就去看看Handler是怎么实现的发消息呢，弄清楚了原理，这里的原因也就明了了。        */    }
      
     

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 好了，卖了半天的关子，终于要开始真正的主题了。

 首先我们来看下，为什么在子线程里实例化的时候不调用Looper.prepare()就会报错呢？

//我们先来看看new Handler();时出错的原因。后续讲解源码分析只贴出关键部分。//如下是Handler构造函数里抛出上文异常的地方，可以看到，由于mLooper对象为空才抛出的该异常。mLooper = Looper.myLooper();        if (mLooper == null) {            throw new RuntimeException(                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");        }/*  异常的原因看到了，接下来我们看看Looper.prepare()方法都干了些什么？*/public static void prepare() {    prepare(true);}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));}/* 可以看到，该方法在当前thread创建了一个Looper(), ThreadLocal主要用于维护线程的本地变量，  */ private Looper(boolean quitAllowed) {    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);    mThread = Thread.currentThread();}//而Looper的构造函数里面又为我们创建了一个MessageQueue()对象。

 了解到此，我们已经成功引出了Handler机制几个关键的对象了，Looper、MessageQueue、Message。

 那么，肯定也有人又产生新的疑问了——为什么在主线程中创建Handler不需要要用Looper.prepare()和Looper.loop()方法呢？  其实不是这样的，App初始化的时候都会执行ActivityThread的main方法，我们可以看看ActivityThread的main()方法都做了什么？

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();/* 真相只有一个，是的在创建主线程的时候Android已经帮我们调用了Looper.prepareMainLooper() 和Looper.loop()方法，所以我们在主线程能直接创建Handler使用。*/

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 我们接着来看Handler发送消息的过程：

//调用Handler不同参数方法发送Message最终都会调用到该方法public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {        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);    }

 sendMessage的关键在于enqueueMessage(),其内部调用了messageQueue的enqueueMessage方法

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {        ...        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 {                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;    }    /*从代码可以看出Message被存入MessageQueue时是将Message存到了上一个Message.next上，       形成了一个链式的列表，同时也保证了Message列表的时序性。    */

 Message的发送实际是放入到了Handler对应线程的MessageQueue中，那么，Message又是如何被取出来的呢？

 细心的朋友可能早早就发现了，之前抛出异常的地方讲解了半天的Loop.prepare()方法，一直没有说到Loop.loop()方法。同时，在之前的例子中也看到了，如果不调用Looper.loop()方法，Handler是接受不到消息的，所以我们可以大胆的猜测，消息的获取肯定和它脱不了关系！当然关怀疑还不行，我们还必须找出真相来证明我们的猜想？那还等什么，先看看loop()方法吧。

public static void loop() {//可以看到，在调用Looper.prepare()之前是不能调用该方法的，不然又得抛出异常了        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();        for (;;) {            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.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();        }    }/*这里我们看到，mLooper()方法里我们取出了，当前线程的looper对象，然后从looper对象开启了一个死循环 不断地从looper内的MessageQueue中取出Message，只要有Message对象，就会通过Message的target调用dispatchMessage去分发消息，通过代码可以看出target就是我们创建的handler。我们在继续往下分析Message的分发*/public void dispatchMessage(Message msg) {    if (msg.callback != null) {        handleCallback(msg);    } else {        if (mCallback != null) {            if (mCallback.handleMessage(msg)) {                return;            }        }        handleMessage(msg);    }}/*好了，到这里已经能看清晰了可以看到，如果我们设置了callback（Runnable对象）的话，则会直接调用handleCallback方法*/private static void handleCallback(Message message) {        message.callback.run();    }//即，如果我们在初始化Handler的时候设置了callback（Runnable）对象，则直接调用run方法。比如我们经常写的runOnUiThread方法：runOnUiThread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                            }        });public final void runOnUiThread(Runnable action) {      if (Thread.currentThread() != mUiThread) {          mHandler.post(action);      } else {          action.run();      }  }  /*而如果msg.callback为空的话，会直接调用我们的mCallback.handleMessage(msg)，即handler的handlerMessage方法。由于Handler对象是在主线程中创建的，所以handler的handlerMessage方法的执行也会在主线程中。  */

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 到这里，想必你应该清楚如何在不同的线程之间来使用Handler了吧。

最后总结一下：

1. 在使用handler的时候，在handler所创建的线程需要维护一个唯一的Looper对象，
   Looper对象的内部又维护有唯一的一个MessageQueue，所以一个线程可以有多个handler，
   但是只能有一个Looper和一个MessageQueue。
2. Message在MessageQueue不是通过一个列表来存储的，而是将传入的Message存入到了上一个
   Message的next中，在取出的时候通过顶部的Message就能按放入的顺序依次取出Message。
3. Looper对象通过loop()方法开启了一个死循环，不断地从looper内的MessageQueue中取出Message，
   然后通过handler将消息分发传回handler所在的线程。

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最后附上一张自己理解画出来的流程图：

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Handler补充：

1. Handler在使用过程中，需要注意的问题之一便是内存泄漏问题。

为什么会出现内存泄漏问题呢？

首先Handler使用是用来进行线程间通信的，所以新开启的线程是会持有Handler引用的， 如果在Activity等中创建Handler，并且是非静态内部类的形式，就有可能造成内存泄漏。

1. 首先，非静态内部类是会隐式持有外部类的引用，所以当其他线程持有了该Handler，线程没有被销毁，则意味着Activity会一直被Handler持有引用而无法导致回收。
2. 同时，MessageQueue中如果存在未处理完的Message，Message的target也是对Activity等的持有引用，也会造成内存泄漏。

解决的办法：

 (1). 使用静态内部类+弱引用的方式:

  静态内部类不会持有外部类的的引用。

private Handler sHandler = new TestHandler(this);static class TestHandler extends Handler {    private WeakReference
     
       mActivity;    TestHandler(Activity activity) {        mActivity = new WeakReference<>(activity);    }    @Override    public void handleMessage(Message msg) {        super.handleMessage(msg);        Activity activity = mActivity.get();        if (activity != null) {            //TODO:        }    }}
     

 (2). 在外部类对象被销毁时，将MessageQueue中的消息清空。例如，在Activity的onDestroy时将消息清空。

@Overrideprotected void onDestroy() {    handler.removeCallbacksAndMessages(null);    super.onDestroy();}

2. 在使用Handler时，通常是通过Handler.obtainMessage()来获取Message对象的，而其内部调用的是Message.obtain()方法，那么问题来了，为什么不直接new一个Message，而是通过Message的静态方法obtain()来得到的呢？

下面就通过代码来一探究竟

public static Message obtain() {        synchronized (sPoolSync) {            if (sPool != null) {                Message m = sPool;                sPool = m.next;                m.next = null;                m.flags = 0; // clear in-use flag                sPoolSize--;                return m;            }        }        return new Message();    }

 其实在在Message中有一个static Message变量sPool，这个变量是用于缓存Message对象的，在obtain中可以看到当需要一个Message对象时，如果sPool不为空则会返回当前sPool（Message），而将sPool指向了之前sPool的next对象，（之前讲MessageQueue时讲过Message的存储是以链式的形式存储的，通过Message的next指向下一个Message，这里就是返回了sPool当前这个Message，然后sPool重新指向了其下一个Message），然后将返回的Message的next指向置为空（断开链表），sPoolSize记录了当前缓存的Message的数量，如果sPool为空，则没有缓存的Message，则需要创建一个新的Message（new Message）。

 接着看下sPool中缓存的Message是哪里来的？

public void recycle() {        if (isInUse()) {            if (gCheckRecycle) {                throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it "                        + "is still in use.");            }            return;        }        recycleUnchecked();    }void recycleUnchecked() {        // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.        // Clear out all other details.        flags = FLAG_IN_USE;        what = 0;        arg1 = 0;        arg2 = 0;        obj = null;        replyTo = null;        sendingUid = -1;        when = 0;        target = null;        callback = null;        data = null;        synchronized (sPoolSync) {            if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {                next = sPool;                sPool = this;                sPoolSize++;            }        }    }

 recycle()是回收Message的方法,在Message处理完或者清空Message等时会调用。

recycleUnchecked（）方法中可以看到，将what、arg1、arg2、object等都重置了值，如果当前sPool（Message缓存池）的大小小于允许缓存的Message最大数量时，将要回收的Message的next指向sPool，将sPool指向了回收的Message对象（即将Message放到了sPool缓存池的头部）

总结：

由此可见，使用obtain获取Message对象是因为Message内部维护了一个数据缓存池，回收的Message不会被立马销毁，而是放入了缓存池，

在获取Message时会先从缓存池中去获取，缓存池为null才会去创建新的Message。

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3. Handler sendMessage原理解读。

 引入问题！

1. sendMessageDelayed是如何实现延时发送消息的？
2. sendMessageDelayed是通过阻塞来达到了延时发送消息的结果，那么会不会阻塞新添加的Message？

详细分析请移步下篇文章：