我理解的Hanlder--android消息传递机制
每一个学习Android的同学都会觉得Handler是一个神奇的东西，我也一样，开始我以为我懂了Handler的机制，后来发现自己是一知半解，昨天想想，我能否自己实现一个Handler，让子线程与ActivityUI线程通信，如果能够自己实现一个Handler，那必然是对Handler的消息传递机制理解渗透了。
一、引入
Android的UI是单线程控制的，实际上，成功的UI框架都是基于单线程的，多线程的UI框架往往因为解决并发和死锁的艰难而胎死腹中。只有UI线程能控制界面控件，但我们总是希望子线程的数据能更新到UI上，于是就有了Handler，它帮助我们实现了非UI线程向UI线程之间的通信，Handler的使用非常简单。
一个简单的示例，让一个TextView动态显示秒数：
1 public class MainActivity extends Activity { 2 private static final int UPDATE_TAG = 0x01; 3 private TextView textView; 4 5 @Override 6 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 7 super.onCreate(savedInstanceState); 8 setContentView(R.layout.activity_main); 9 textView = (TextView) findViewById(R.id.textview); 10 // 启动一个线程 11 new Thread(new Runnable() { 12 13 @Override 14 public void run() { 15 int count = 1; 16 while (true) { 17 // 发送计数值到handler 18 mHandler.obtainMessage(UPDATE_TAG, String.valueOf(count)) 19 .sendToTarget(); 20 try { 21 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); 22 } catch (InterruptedException e) { 23 e.printStackTrace(); 24 } 25 } 26 } 27 28 }).start(); 29 } 30 31 public Handler mHandler = new Handler() { 32 public void handleMessage(Message msg) { 33 switch (msg.what) { 34 case UPDATE_TAG: 35 // 显示计数值 36 textView.setText((String)msg.obj); 37 break; 38 } 39 } 40 }; 41 }
通过开启一个线程，线程每隔一秒发送一次计数给handler，让handler来更新TextView的内容，新开的子线程里面不能直接操控TextView，因为这违反了UI线程了单线程控制规范，如果你真要这么做，一运行就会得到CalledFromWrongThreadException异常。
二、这不就是一个观察着模式么？
最初自己理解的Handler就是一个典型的观察着模式。sendToTarget()这个方法一定以某种方式调用了Handler的 handleMessage(Message msg)方法，从而完成了我们指定的任务，于是我写了下面这样一个Handler和Message
/*** * 模拟Android的Handler，申明一个供子类覆盖的方法和多个生成消息的方法 */ public class Handler { /*** * 子类覆盖本方法，实现想要的操作 * * @param msg */ protected void handleMessage(Message msg) { } public Message obtainMessage(int what) { Message msg = new Message(this, what, -1, -1, null); return msg; } public Message obtainMessage(int what, Object obj) { Message msg = new Message(this, what, -1, -1, obj); return msg; } public Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2, Object obj) { Message msg = new Message(this, what, arg1, arg2, obj); return msg; } }
下来就是Message类：
/** * * 模拟Android的Message，这里为方便演示，只写了一个构造方法。构造方法中绑定了一个Handler */ public class Message { private final Handler target; public final int what; public final int arg1; public final int arg2; public final Object obj; public Message(Handler target, int what, int arg1, int arg2, Object obj) { this.target = target; this.arg1 = arg1; this.arg2 = arg2; this.what = what; this.obj = obj; } /*** * 利用OOP的多态，调用子类的覆盖方法 */ public void sendToTarget() { target.handleMessage(this); } }
测试代码如下：
public class HandlerTest { public static void main(String[] args) { new Thread(new MyTask(Myhandler)).start(); } static class MyTask implements Runnable { private Handler handler; public MyTask(Handler handler) { this.handler = handler; } @Override public void run() { while (true) { handler.obtainMessage(0, this.toString()).sendToTarget(); } } } static Handler Myhandler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { switch (msg.what) { case 0: System.out.println("I am zero " + (String) msg.obj); break; } } }; }
真想说上面的代码体现了一个简单的观察着模式，上面的测试代码能运行。但是，但是这样的Handler能代替Android的Handler在Activity中使用吗，用上面的Handler去替代Android的handler，结果得到是CalledFromWrongThreadException。
这很显然的，上面的Handler可以只模仿到Android Handler的形，没有模仿到其神，它只是通过一个回调模仿了Handler的工作外表，利用多态的伎俩去调用子类的handleMessage方法，想法是好的，但这最终相当于让子线程直接调用了handleMessage，从而让子线程对界面控件进行了操控，违背了UI界面的单线程控制原则，必须会报CalledFromWrongThreadException的异常。
三、子线程是如何把消息传递给UI线程
前面仿造的Handler让子线程通过Message操纵了UI控件，因此会报错，那Android是如何将子进程的消息发送给UI进程。实际上Handler的工作离不开以下几个组件：
- Message: Handler接收和处理的对象
- MessageQueue：消息队列，以FIFO的方式管理Message对象
- Looper：管理MessageQueue的对象，不断地从MessageQueue中取消息，并发送该消息对应的Handler进行处理。每个线程只有一个Looper，UI线程在创建时就已经默认创建了一个Looper，因此在Activity中可以直接创建Handler即可发送和处理消息；如果在子线程中创建Handler，必须在创建前调用Looper.prepare();这样Looper在才能做好准备，并为当前线程创建MessageQueue，以便接受Handler的Message。可以看一下Looper.prepare()的源码
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)); } private Looper(boolean quitAllowed) {//私有的构造方法 mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mRun = true; mThread = Thread.currentThread(); }
在子进程创建好Handler后，调用Looper.loop()处理消息。Looper.loop()是一个死循环，如果不执行quit()，其后的代码将不会执行。现在看一个例子，我们通过点击Button给子线程的Hanlder传递消息。
public class MainActivity extends Activity { private Mythread thread; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); thread = new Mythread(); thread .start(); } class Mythread extends Thread { public Handler handler; @Override public void run() { Looper.prepare(); // 在子线程中定义Handler handler = new Handler() { public void handleMessage(Message msg) { Log.i("handleMessage", "子线程handler.handleMessage(...)"); // 接到消息让Looper退出死循环 handler.getLooper().quit(); } }; Toast.makeText(MainActivity.this, "before Looper.loop()", Toast.LENGTH_LONG).show(); // 死循环处理消息 Looper.loop(); Toast.makeText(MainActivity.this, "after Looper.loop()", Toast.LENGTH_LONG).show(); } }; public void onClickButton(View v) { thread.handler.obtainMessage().sendToTarget(); } }
可以看到线程启动后，会Toast"before Looper.loop()"，但不会立刻Toast"after Looper.loop()"，只有当我们按下Button后才会显示"after Looper.loop()"，因为按下Button，会给子线程的Handler发送一个空消息，而我们定义Handler对消息的处理是调用looper的quit()，从而结束Looper.loop()。注意quit()并不是简单的终止Looper.loop()，而是设置MessageQueue的一个标志，让MessageQueue的next()方法返回null，从而结束Looper.loop()，详情请看MessageQueue源码，这里我们来看看loop()的源码：
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public static void loop() { ... for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting. return; } ... msg.target.dispatchMessage(msg); ... msg.recycle(); } }
另外跟踪sendToTarget()发现最终调用的方法是MessageQueue的enqueueMessage(Message msg, long when)，这个方法只是把message放入队列中，并没有调用消息消息方法，消息的分发处理是在Looper的loop()中进行的。
四、是什么东西再帮UI线程跑Looper.loop()
现在理清了前面的问题又来了新的问题，是谁在帮UI线程跑Looper.loop()：
- 如果是其他线程帮它Looper.loop()，那么这明显违背了UI线程的单线程控制规范；
- 如果是UI线程自己在跑，那它的死循环在那里跑着，怎么用工夫去执行onCreate()，onResume()...以及我们绑定的各种listener。
如果既要满足UI线程的单线程控制规范，又要让死循环Looper.loop()跑着不漏掉一个消息，还要响应onCreate()、listener，只有一种办法，那就是对界面的所有的操作都是由loop来驱动分发的，onCreate(),onResume()...各种listener都是Looper.loop()来调用。
实际上Android就是这么干的，要理清onCreate等各种方法绑定的Message的过程不容易，但是我们可以很简单地验证我们的上面的假设，那就是在onCreate()，onResume()，以及listener的响应方法里面引发异常，然后看一下栈信息，我们在onCreate发放中加一句int a = 1/0，看看异常的栈信息：
当发现神奇的Handler原来就是靠一个死循环来维持的，一切就变得豁然开朗了。
如果再深入，理解Activity的启动机制，我们最终找到UI线程的Looper.loop()是在ActivityThread中的main方法中执行的，让我们再看看源码：
public final class ActivityThread { ... public static void main(String[] args) { SamplingProfilerIntegration.start(); // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy. We // disable it here, but selectively enable it later (via // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs. CloseGuard.setEnabled(false); Environment.initForCurrentUser(); // Set the reporter for event logging in libcore EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter()); Security.addProvider(new AndroidKeyStoreProvider()); Process.setArgV0("<pre-initialized>"); //为主线程开启Looper Looper.prepareMainLooper(); ActivityThread thread = new ActivityThread(); thread.attach(false); if (sMainThreadHandler == null) { sMainThreadHandler = thread.getHandler(); } AsyncTask.init(); if (false) { Looper.myLooper().setMessageLogging(new LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread")); } //UI线程的死循环在这里 Looper.loop(); throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); } }
五、真的能自己写一个Handler供Activity调用吗
现在回到我最初的问题，我们可以自己写一个Handler供Activity调用吗？答案已经很明显了，如果你足够强，你真实现了一个功能一样的Handler，那么恭喜你，你是在重写了整个Activity组件。
以上是我对Handler的理解，希望对你有所帮助，如果有总结得不恰当的地方，欢迎指正。
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