一张图带你深入了解Handler机制
前言
这两天正好闲着，遂回顾了一下以前觉得理解的很模糊的东西。Handler机制便是其中之一。
尽管我们经常用Handler进行线程之间的通信。但是对其中的过程，可能没太怎么去了解。即便有了解，可能也被复杂的逻辑给整蒙了。又是Looper又是MessageQueue的。我就是被整蒙圈的一员。但是今天，我将它重新梳理了一遍，在此记录一下。一方面是便于以后查看，另一方面加深自己的理解。
Handler机制思维导图
先上一张我画的思维导图，通过这张图，你就能清晰明了的了解Handler，Looper、Message、MessageQueue它们之间的千丝袜缕了。
该图比较大，建议在电脑上观看效果会更好。https://github.com/KCrason/kcrason.github.io/blob/master/uploads/images/Handler%E6%9C%BA%E5%88%B6.png
Handler机制.png
Handler机制流程分析
流程概述
首先，我们知道，通常在Android Activity中使用Handler的流程是：创建Handler对象->在异步线程中使用Handler对象发送消息。然后就能在Handler的回调中收到消息。而事实上Handler机制的起始并不是从创建Handler对象开始，而是从Looper.preare()开始的。之后还要调用Looper.loop()整个过程才算真正完成。在Activity之所以看不到Looper相关的代码，是因为主线程已经做了。ActivityThread(主线程)的main方法源码
public static void main(String[] args) {
SamplingProfilerIntegration.start();
...省略部分代码
//初始化Looper
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
...省略部分代码
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
//开始循环取消息
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
而你在异步线程中使用Handler，它应该是下面这样的逻辑：
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//初始化Looper
Looper.prepare();
//创建Handler对象
Handler handler = new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
return false;
}
});
//开始循环取消息
Looper.loop();
}
}).start();
知道了使用规则，那么下面我们根据这个规则来分析它们之前的联系。
初始化Looper
调用Looper.preare()或Looper.prepareMainLooper方法开始，就是创建Looper对象的起点。那么在Looper.preare()中到底干了啥呢。我们看源码：
public static void prepare() {
prepare(true);
}
//quitAllowed是否允许终止循环取消息。
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，很简单，就是 new了一个Looper。然后将Looper对象设置进sThreadLocal。sThreadLocal是Looper类的一个常量对象，其在在Looper类中的声明：
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
我们接着看Looper的构造函数：
private Looper(boolean quitAllowed) {
//创建一个MessageQueue赋值给mQueue
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
//获取当前线程赋值给mThread
mThread = Thread.currentThread();
}
至此，Looper的初始化工作完成。
神奇的ThreadLocal
之所以说ThreadLocal很神奇，是因为它确实很神(好像是废话~)，它的神奇之处在于同一个ThreadLocal对象它可以在不同的线程间的赋值互不影响。什么意思呢？例子说明：
private void testTreadLocal() {
//创建ThreadLocal对象
final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
Thread oneThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//oneThread设置值OneThreadValue
threadLocal.set("OneThreadValue");
//打印oneThread下的结果
Log.i("KCrason", "testTreadLocal: " + threadLocal.get());
}
});
Thread twoThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//twoThread设置值TwoThreadValue
threadLocal.set("TwoThreadValue");
//打印twoThread下结果
Log.i("KCrason", "testTreadLocal: " + threadLocal.get());
}
});
oneThread.start();
twoThread.start();
//主线程中设置值MainThreadValue
threadLocal.set("MainThreadValue");
//打印mainThread下结果
Log.i("KCrason", "testTreadLocal: " + threadLocal.get());
}
输出结果：
ThreadLocal测试结果
通过输出结果，我们知道，其实
ThreadLocal就是对不同线程的赋值拷贝了一个副本进而保存了。到此，我相信对于ThreadLocal，你已经能够理解了，至于它具体是如何实现的，这里暂不分析，你也可以去查看源码进行深入了解。
Handler的创建
同Looper一样，我们来照样从构造函数开始分析Handler的创建，看它到底干了啥？首先，Handler有多个构造函数，但它们无一例外的都会回到下面两个构造函数中来。
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...省略部分代码
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;
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
事实上，通过比较，我们发现他们俩干的事其实都是一样的。那都干啥了呢，分为两种情况：
1、如果有传递Looper，那么直接将传递的Looper对象赋值给mLooper。
2、如果没有传递Looper，则通过Looper.myLooper()获取Looper对象。然后赋值给mLooper。
前面我们提到初始化Looper时会将创建的Looper对象保存在Looper的sThreadLocal中，而Looper.myLooper()正是通过sThreadLocal去获取了在该线程下的Looper对象。
Looper中的myLooper方法源码
public static @Nullable Looper myLooper() {
//通过sThreadLocal的get()返回创建的Looper对象。
return sThreadLocal.get();
}
与此同时，通过获取到的mLooper 对象去获取在Looper中创建的MessageQueue对象并赋值给Handler的变量mQueue，最后将Callback对象进行赋值。Handler的初始化完成。
Looper.loop()开启循环获取消息
事实上，在初始化Looper之后，就可以直接调用Looper.loop()进行循环取消息进行处理。只不过那时MessageQueue中还没有消息，循环就处于block状态罢了。我们看loop()方法源码：
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;
...省略部分代码
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
...省略部分代码
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
...省略部分代码
msg.recycleUnchecked();
}
}
其流程简单来讲，就是通过一个死循环使用MessageQueue的next()方法不断的从MessageQueue中取出消息，如果为null，则block。否则，通过msg.target.dispatchMessage(msg)将消息分发。你可能会有所疑问，msg.target又是个什么鬼？没关系，我们接着往下分析。
使用Handler发送消息
首先，在使用Handler发送消息时，不管是哪种方式，最终都会调用sendMessageAtTime()方法，其中mHandler.post(Runnable runnable)也是先将runnable封装成一个Message最后调用sendMessageAtTime()，根据源码分析：
//将runable封装到Message中
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
//将Runnable对象r赋值给Message的callback变量。
m.callback = r;
return m;
}
//发送消息
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);
}
在sendMessageAtTime()中，我们注意到，其最后调用了enqueueMessage()，下面我们看enqueueMessage()又干了什么。
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//将Handler对象赋值给msg.target
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
//将消息加入到MessageQueue(消息队列)
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
从enqueueMessage()中，我们知道了上面那个msg.target是个啥了，它其实就是当前的Handler对象。queue.enqueueMessage()即真正意义上的将Message加入到消息队列中。最后通过Handler对象的dispatchMessage()方法，最终将消息回调出来。最后我们再看看dispatchMessage()中干了啥：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
显示判断msg.callback是否为null，而msg.callback实际上就是使用mHandler.post(Runnable r)发送的Runnable的对象。
1、如果msg.callback不为null，调用handleCallback，而handleCallback就是调用了msg.callback.run()
2、如果msg.callback为null，再判断是否设置了Callback接口，设置了回调Callback接口中的handleMessage()，没有设置直接回调Handler的空方法handleMessage()。
至此，整个流程结束。
一些疑问
尽管，通过上面的分析，我相信你对Handler的机制已经有了更深的理解。但是一直以来，有两个问题依然深深的困扰着我。
1、Handler究竟是如何进行不同线程切换的？
上面我们提到，通常而言，我们会使用Handler在异步线程中发送消息，之后都会调用enqueueMessage()方法将消息加入到消息队列中，而我们所使用的MessageQueue对象却是来源MainThread(主线程)中Looper所创建的。也就是说，Handler发送消息时，MessageQueue的对象是运行在异步线程中的。而使用Looper.loop()开启循环后，MessageQueue的对象是运行在MainThread(主线程)的。这也是为什么在enqueueMessage()中，将消息加入到消息队列需要增加synchronized关键字，因为我们需要确保MessageQueue对象在同一时刻只能有一个线程访问。这一点，在MessageQueue#enqueueMessage()的源码得到验证：
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.");
}
//注意这里的synchronized字段的作用。
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;
}
...具体的加入到队列的逻辑我们不分析，省略该部分代码
}
return true;
}
通过上面的分析，我们可以得出结论：Handler的不同线程数据传输其实就是通过共享变量来实现的，而他们之间的介质便是Message。
2、view.post(Runnable runable)和mHandler.post(Runnable runnable)之间的关联是什么？为何在Activity的onCreate()中调用view.gitHeight()返回0，而使用view.post(Runnable runable)之后可以正确的返回View的高度？
关于这个问题，我将会用另一篇文章来单独分析~
