Handler源码分析
1、介绍
Handler是用来结合线程的消息队列来发送、处理Message对象和Runnable对象的工具。每一个Handler实例之后会关联一个线程和该线程的消息队列。当你创建一个Handler的时候，从这时开始，它就会自动关联到所在的线程/消息队列，然后它就会陆续把Message/Runnalbe分发到消息队列，并在它们出队的时候处理掉。
2、MessageQueue消息队列
Handler.sendMessage(Message message)
-->sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
-->MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)
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;
}
Handler.sendMessage方法只是将该消息发送到消息队列，队列采用的链表的方式，按照when(也就是时间)排序。
注意：链表是增删快，数组是查询快
问题：能不能在线程中创建一个handler？
答：答案是不能直接创建，还需要调用Looper.prepare()方法，详情可以看下面。
3、Looper消息循环
Looper.prepare()准备循环
原则上来说，在任何一个线程中使用Handler必须先调用Looper.prepare()，否则就会报错。但是主线程中并没有调用Looper.prepare()，原因是在应用程序的入口ActivityThread.main()方法中，系统已经为我们调用了Looper.prepareMainLooper()，所以我们可以正常使用，下面来看看Handler的构造方法：
public Handler(Callback callback, boolean async) {
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 that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
我们可以看到，创建handler的时候会调用Looper.myLooper()方法来获取一个Looper，如果Looper为空的话就会报错，那么来myLooper里面看看：
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
首先通过当前线程获取一个ThreadLocal的集合，因为我们什么也没干，所以这里拿到的会是null，所以会调用setInitialValue()方法，这个方法会创建一个集合，并且将以当前线程为key的value值置为null，所以我们再myLooper中获取到的也就是null了；那么怎么样才能让它不报错呢，在创建handler之前加一个Looper.prepare()方法，那么这个方法又是干嘛的呢：
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));
}
这里其实就是创建了一个Looper对象，并且把它加到集合中，这样的话我们在前面调用Looper.myLooper()方法时就不会报错了。那么我们又是怎么获取消息进行处理的呢：
Looper.loop()循环
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
...
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
...
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
...
}
...
}
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
从上面我们可以看到，loop的过程就是不断的轮训消息队列（for死循环），然后会调用handler.dispatchMessage()方法去处理消息，这里有三种情况：
第一，msg中的callback（Runnable）不为空，也就是handler是通过handler.post(Runnable)的形式去发送一个消息的，这种情况会回调Runnable中的run方法；
第二，初始化handler的时候穿了CallBack参数，这个时候会回调CallBack中的handleMessage方法
第三，不满足上述两种情况的最终会回调handleMessage()方法，所以最终我们重写handlerMessage()方法就能处理消息了。
4、面试题
Q1：handler发送一个延迟消息之后，在发送完到处理的这段时间，Looper处于什么状态（handler延时发送消息的流程）？
A1：上面我们都说过了，Handler在sendMessage的时候，消息队列中是根据delay延迟时间进行排序的，如果延迟时间过长，那么这个时间Looper在干什么呢？我们可以从Looper中的loop()方法中找答案：
public static void loop() {
...
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;
}
...
}
}
我们可以看到，loop方法中是一个死循环，通过quene.next方法去拿到一个message，只有当messsage为null的情况下才会return，我们来看看MessageQueue里面的next方法：
Message next() {
...
int pendingIdleHandlerCount = -1;
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
//阻塞操作
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
//循环消息队列中拿消息
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
//检索消息，如果找到了想要找的消息就返回
if (msg != null && msg.target == null) {
// 在队列中查找下一个异步消息
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
//如果延迟时间大于当前时间
if (now < msg.when) {
//为下一个还未准备好的消息（delay时间还没到）设置一个超时，以便在准备好的时候唤醒
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 获取到了一个消息
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 {
//没有消息
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
/下面是关于PendingIdleHandlers的处理
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// loop需要等待
mBlocked = true; // 可以控制是否需要唤醒线程
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
...
// 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;
}
}
通过上述源码我们不难看出，Looper在消息还未准备好时会被阻塞，等待下一个准备好的消息（也就是delay时间到了），自动唤醒，将该消息取出给handler处理，然后又会进入next方法，继续判断当前时间是否小于下一条消息的delay时间。
Q2：Handler.sendMessage和Handler.obtainMessage有什么区别？
A2：有什么区别，那我们还是得到源码当中去找答案：
obtainMessage:
public final Message obtainMessage(){
return Message.obtain(this);
}
public static Message obtain(Handler h) {
Message m = obtain();
m.target = h;
return m;
}
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();
}
sendMessage：
public final boolean sendMessage(Message msg){
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
...
剩下的源码看上面的解析
我们可以看到obtainMessage获取到的Message是从消息池中获取到的，如果消息池中没有消息再去new，而sendMessage传的参数是我们已经new好了的，所以区别就在这里。
