Android Handler 机制 - Looper，Message，MessageQueue
- Android Studio 2.3
- API 25
从源码角度分析Handler机制。有利于使用Handler和分析Handler的相关问题。
Handler 简介
一个Handler允许发送和处理Message，通过关联线程的 MessageQueue 执行 Runnable 对象。
每个Handler实例都和一个单独的线程及其消息队列绑定。
可以将一个任务切换到Handler所在的线程中去执行。一个用法就是子线程通过Handler更新UI。
主要有2种用法：
-
- 做出计划，在未来某个时间点执行消息和Runnable
-
- 在其他线程规划并执行任务
要使用好Handler，需要了解与其相关的 MessageQueue， Message和Looper；不能孤立的看Handler
Handler就像一个操作者（或者像一个对开发者开放的窗口），利用MessageQueue和Looper来实现任务调度和处理
// 这个回调允许你使用Handler时不新建一个Handler的子类
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
final Looper mLooper; // Handler持有 Looper 的实例
final MessageQueue mQueue; // 持有消息队列
final Callback mCallback;在Handler的构造器中，我们可以看到消息队列是相关的Looper管理的
public Handler(Callback callback, boolean async) {
// 处理异常
mLooper = Looper.myLooper();
// 处理特殊情况...
mQueue = mLooper.mQueue; // 获取的是Looper的消息队列
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue; // 获取的是Looper的消息队列
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}Android是消息驱动的，实现消息驱动有几个要素：
- 消息的表示：Message
- 消息队列：MessageQueue
- 消息循环，用于循环取出消息进行处理：Looper
- 消息处理，消息循环从消息队列中取出消息后要对消息进行处理：Handler
初始化消息队列
在Looper构造器中即创建了一个MessageQueue
发送消息
通过Looper.prepare初始化好消息队列后就可以调用Looper.loop进入消息循环了，然后我们就可以向消息队列发送消息，
消息循环就会取出消息进行处理，在看消息处理之前，先看一下消息是怎么被添加到消息队列的。
消息循环
Java层的消息都保存在了Java层MessageQueue的成员mMessages中，Native层的消息都保存在了Native Looper的
mMessageEnvelopes中，这就可以说有两个消息队列，而且都是按时间排列的。
为什么要用Handler这样的一个机制
因为在Android系统中UI操作并不是线程安全的，如果多个线程并发的去操作同一个组件，可能导致线程安全问题。
为了解决这一个问题，android制定了一条规则：只允许UI线程来修改UI组件的属性等，也就是说必须单线程模型，
这样导致如果在UI界面进行一个耗时较长的数据更新等就会形成程序假死现象 也就是ANR异常，如果20秒中没有完成
程序就会强制关闭。所以比如另一个线程要修改UI组件的时候，就需要借助Handler消息机制了。
Handler发送和处理消息的几个方法
1.void handleMessage( Message msg):处理消息的方法，该方法通常被重写。
2.final boolean hasMessage(int what):检查消息队列中是否包含有what属性为指定值的消息
3.final boolean hasMessage(int what ,Object object) :检查消息队列中是否包含有what好object属性指定值的消息
4.sendEmptyMessage(int what):发送空消息
5.final Boolean send EmptyMessageDelayed(int what ,long delayMillis):指定多少毫秒发送空消息
6.final boolean sendMessage(Message msg):立即发送消息
7.final boolean sendMessageDelayed(Message msg,long delayMillis):多少秒之后发送消息
与Handler工作的几个组件Looper、MessageQueue各自的作用：
- 1.Handler：它把消息发送给Looper管理的MessageQueue,并负责处理Looper分给它的消息
- 2.MessageQueue：管理Message，由Looper管理
- 3.Looper：每个线程只有一个Looper，比如UI线程中，系统会默认的初始化一个Looper对象，它负责管理MessageQueue，
不断的从MessageQueue中取消息，并将相对应的消息分给Handler处理
Handler.java (frameworks/base/core/java/android/os)
// 将消息添加到队列前，先判断队列是否为null
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);
}
// ......
// 将消息添加到队列中
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this; // 将自己指定为Message的Handler
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}从这里也不难看出，每个Message都持有Handler。如果Handler持有Activity的引用，Activity onDestroy后Message却仍然在队列中，
因为Handler与Activity的强关联，会造成Activity无法被GC回收，导致内存泄露。
因此在Activity onDestroy 时，与Activity关联的Handler应清除它的队列由Activity产生的任务，避免内存泄露。
消息队列 MessageQueue.java (frameworks/base/core/java/android/os)
// 添加消息
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// 判断并添加消息...
return true;
}Handler.sendEmptyMessage(int what) 流程解析
获取一个Message实例，并立即将Message实例添加到消息队列中去。
简要流程如下
// Handler.java
// 立刻发送一个empty消息
sendEmptyMessage(int what)
// 发送延迟为0的empty消息 这个方法里通过Message.obtain()获取一个Message实例
sendEmptyMessageDelayed(what, 0)
// 计算消息的计划执行时间，进入下一阶段
sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
// 在这里判断队列是否为null 若为null则直接返回false
sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
// 将消息添加到队列中
enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)
// 接下来是MessageQueue添加消息
// MessageQueue.java
boolean enqueueMessage(Message msg, long when)部分源码如下
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final boolean sendEmptyMessage(int what)
{
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
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);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}Handler 取消任务 removeCallbacksAndMessages
要取消任务时，调用下面这个方法
public final void removeCallbacksAndMessages(Object token) {
mQueue.removeCallbacksAndMessages(this, token);
}通过调用Message.recycleUnchecked()方法，取消掉与此Handler相关联的Message。
相关的消息队列会执行取消指令
void removeCallbacksAndMessages(Handler h, Object object)Message 和 MessageQueue 简介
Message
Message 属于被传递，被使用的角色
Message 是包含描述和任意数据对象的“消息”，能被发送给Handler。
包含2个int属性和一个额外的对象
虽然构造器是公开的，但获取实例最好的办法是调用Message.obtain()或Handler.obtainMessage()。
这样可以从他们的可回收对象池中获取到消息实例
一般来说，每个Message实例握有一个Handler
部分属性值
/*package*/ Handler target; // 指定的Handler
/*package*/ Runnable callback;
// 可以组成链表
// sometimes we store linked lists of these things
/*package*/ Message next;重置自身的方法，将属性全部重置
public void recycle()
void recycleUnchecked()获取Message实例的常用方法，得到的实例与传入的Handler绑定
/**
* Same as {@link #obtain()}, but sets the value for the <em>target</em> member on the Message returned.
* @param h Handler to assign to the returned Message object's <em>target</em> member.
* @return A Message object from the global pool.
*/
public static Message obtain(Handler h) {
Message m = obtain();
m.target = h;
return m;
}将消息发送给Handler
/**
* Sends this Message to the Handler specified by {@link #getTarget}.
* Throws a null pointer exception if this field has not been set.
*/
public void sendToTarget() {
target.sendMessage(this); // target 就是与消息绑定的Handler
}调用这个方法后，Handler会将消息添加进它的消息队列MessageQueue中
MessageQueue
持有一列可以被Looper分发的Message。
一般来说由Handler将Message添加到MessageQueue中。
获取当前线程的MessageQueue方法是Looper.myQueue()
Looper 简介
Looper与MessageQueue紧密关联
在一个线程中运行的消息循环。线程默认情况下是没有与之管理的消息循环的。
要创建一个消息循环，在线程中调用prepare，然后调用loop。即开始处理消息，直到循环停止。
大多数情况下通过Handler来与消息循环互动。
Handler与Looper在线程中交互的典型例子
class LooperThread extends Thread {
public Handler mHandler;
public void run() {
Looper.prepare(); // 为当前线程准备一个Looper
// 创建Handler实例，Handler会获取当前线程的Looper
// 如果实例化Handler时当前线程没有Looper，会报异常 RuntimeException
mHandler = new Handler() {
public void handleMessage(Message msg) {
// process incoming messages here
}
};
Looper.loop(); // Looper开始运行
}
}Looper中的属性
Looper持有MessageQueue；唯一的主线程Looper sMainLooper；Looper当前线程 mThread；
存储Looper的sThreadLocal
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
final MessageQueue mQueue; // Handler会获取这个消息队列实例（参考Handler构造器）
final Thread mThread; // Looper当前线程ThreadLocal并不是线程，它的作用是可以在每个线程中存储数据。
Looper 方法
准备方法，将当前线程初始化为Looper。退出时要调用quit
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)); // Looper实例存入了sThreadLocal
}prepare方法新建 Looper 并存入 sThreadLocal sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed))ThreadLocal<T>类
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
return (T)e.value;
}
return setInitialValue();
}当要获取Looper对象时，从sThreadLocal获取
// 获取与当前线程关联的Looper，返回可以为null
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}在当前线程运行一个消息队列。结束后要调用退出方法quit()
public static void loop()准备主线程Looper。Android环境会创建主线程Looper，开发者不应该自己调用这个方法。
UI线程，它就是ActivityThread，ActivityThread被创建时就会初始化Looper，这也是在主线程中默认可以使用Handler的原因。
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false); // 这里表示了主线程Looper不能由开发者来退出
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}获取主线程的Looper。我们开发者想操作主线程时，可调用此方法
public static Looper getMainLooper()请参考： http://rustfisher.github.io/2017/06/07/Android_note/Android-Handler/
