总结学习下Handler的发送消息和处理消息的源码实现

Handler学习总结

Handler使用的主要场景是子线程完成耗时操作的过程中，通过Handler向主线程发送消息Message，用来刷新UI界面，本次来总结学习下Handler的发送消息和处理消息的源码实现

我们的切入点从Handler的默认构造器开始。

一、从new Handler()开始

在无参构造器里调用了重载的构造方法并分别传入null和false。并且在构造方法中给两个全局变量赋值：mLooper和mQueue

这两者都是通过Looper来获取，具体如下：

可以看出，mLooper通过一个线程本地变量中的存根，然后mQueue是Looper中的一个全局变量，类型是MessageQueue类型

接下来具体分析重点就是这个Looper是什么？以及何时被初始化？

二、Looper介绍

思考一个问题，启动一个Java程序的入口函数是main方法，但是当main函数执行完之后此程序停止运行，也就是进程会自动终止。

但是当我们打开一个Activity后，只要不按下返回键Activity会一直显示在屏幕上，也就是Activity所在进程会一直处于运行状态 。实际上Looper内部维护一个无限循环，保证APP进程持续进行。

三、Looper初始化

我们了解过ActivityThread的main方法是一个新的APP进程的入口，具体实现如下：

解释说明：

• ①处就是初始化当前进程的Looper对象
• ②处调用Looper的looper方法开启无限循环

prepareMainLooper方法如下：

图①处在prepareMainLooper中调用prepare方法创建Looper对象，仔细看发现其实就是new处一个Looper 。核心之处在于将new出的Looper设置到了线程本地变量sThreadLocal中。也就是说创建的Looper与当前线程发生了绑定

Looper的构造方法如下：

可以看出，在构造方法中初始化了消息队列MessageQueue对象。

prepare方法执行完之后，会在图③处调用myLooper()方法，从sThreadLocal中取出Looper对象并赋值给sMainLooper变量。

注意：

图②处，在创建Looper对象之前，会判断sThreadLocal中是否已经绑定过Looper对象，如果是则抛出异常。

是为了确保在一个线程中Looper.prepare()方法只能被调用1次。

如下，执行代码会立马报错：

注意：

不是说2次调用prepare才会抛出异常吗？其实在MainActivity所在进程被创建时，Looper的prepare方法已经在main方法中调用了1遍。这会导致一个非常重要的结果：

• prepare方法在一个线程中只能被调用1次
• Looper的构造方法在一个线程中只能被调用1次
• 最终导致MessageQueue在一个线程中只会被初始化1次

也就是说UI线程只会存在1个MessageQueue对象，后续我们通过Handler发送的消息都会被发送到这个MessageQueue中。

四、Looper负责做什么事情

一句话总结： 不断从MessageQueue中取出Message，然后处理Message中指定的任务

在ActivityThread的main方法中，除了调用Looper.prepareMainLooper初始化Looper对象之外，还调用了Looper.loop方法开启无限循环，Looper的主要功能就是在这个循环中完成的

很显然，loop方法中执行了一个死循环，这也是一个Android app进程能够持续运行的原因

图①处不断调用MessageQueue的next方法取出Message。如果message不为null则调用图②处进行后续处理。具体就是从Message中取出target对象，然后调用其dispatchMessage方法处理Message自身。

那这个target是谁呢？查看Message.java源码看到target就是Handler对象，如下：

Handler的dispatchMessage方法如下：

可以看出，在dispatchMessage方法中会调用一个空方法handleMessage，而这个方法也正是我们创建Handler时需要覆盖的方法。那么Handler是何时将其设置为一个Message的target的呢？

五、Handler的sendMessage方法

Handler有几个重载的sendMessage方法，但是基本都大同小异。我们用最普通的sendMessage方法来分析，代码具体如下：

可以看出经过几层调用之后，sendMessage最终会调用enqueueMessage方法将Message插入到消息队列MessageQueue中。而这个消息队列就是刚才分析的在ActivityThread的main方法中通过Looper创建的MessageQueue。

六、Handler的enqueueMessage方法

可以看出：

1. 在图①处enqueueMessage方法中，将Handler自身设置为Message的target对象。因此后续Message会调用此Handler的dispatchMessage来处理
2. 图②处会判断如果Message中的target没有被设置，则直接抛出异常
3. 图③处会按照Message的事件when来有序的插入MessageQueue中，可以看出MessageQueue实际上是一个有序队列，只不过是按照Message的执行时间来排序

至此Handler的发送消息和消息处理流程已经介绍完毕，接下来看看常被问到的几个点：

七、相关问题

1、Handler的post(Runnable)和sendMessage区别？

首先看下post(Runnable)的源码实现：

实际上post(Runnable)会将Runnable赋值到Message的callback变量中，那么这个Runnable是在什么地方被执行的呢？Looper从MessageQueue中取出Message之后，会调用dispatchMessage方法进行处理，看下实现：

可以看出：

1. 如果Message的Callback不为null，一般为通过post(Runnable)方式，会直接执行
2. 如果Message的Callback为null，这种一般为sendMessage的方式，则会调用Handler的handlerMessage方法进行处理，这个就是我们复写的方法

2.Looper.loop()为啥不会阻塞主线程

刚才我们了解到，Looper中的loop方法实际上是一个死循环。但是我们的UI线程并没有被阻塞，反而还能进行各种手势操作，这是为啥？

在MessageQueue的next方法中，有如下一段代码：

nativePollOnce方法是一个native方法，当调用此native方法时，主线程会释放CPU资源进入休眠状态，直到下条消息到达或者唤醒主线程工作，这里采用epoll机制。

3.Handler的sendMessageDelayed或postDelayed如何实现？

前面提到过，在向MessageQueue队列中插入Message时，会根据Message的执行时间排序。而消息的延时处理的核心实现是在获取Message的阶段，看下MessageQueue的next方法：

一目了然了。图中蓝框处表示从MessageQueue中取出一个Message，但是当前的系统时间小于Message.when，因此会计算一个timeout时间段后再将UI线程唤醒，因此后续处理Message的代码只会在timeout时间之后才会被CPU执行。

注意！！！从上述代码可以看到，如果当前系统时间大于或等于Message.when ，那么会返回Message给Looper.loop()。但是这个逻辑只能保证在when之前消息不被处理，不能保证一定在when时被处理！！！

总结

• 应用启动是从ActivityThread的main开始的，先是执行了Looper.prepare()，该方法先是new了一个Looper对象，在私有的构造方法中又创建了MessageQueue作为此Looper对象的成员变量，Looper对象通过ThreadLocal绑定MainThread中
• 当我们创建Handler子类对象时，在构造方法中通过ThreadLocal获取绑定的Looper对象，并获取此Looper对象的成员变量MessageQueue作为该Handler对象的成员变量
• 在子线程中调用上一步创建的Handler子类对象的sendMessage(msg)方法时，在该方法中将msg的target属性设置为自己本身，同时调用成员变量MessageQueue对象的enqueueMessage()方法将msg放入MessageQueue中
• 主线程创建好之后，会执行Looper.loop()方法，该方法中获取与线程绑定的Looper对象，继而获取该Looper对象的成员变量MessageQueue对象，并开启一个会阻塞（不占用资源）的死循环，只要MessageQueue中有msg，就会获取该msg，并执行msg.target.dispatchMessage(msg)方法（msg.target即上一步引用的handler对象），此方法中调用了我们第二部创建handler子类对象时覆写的handleMessage()方法