Android中关于Handler的若干思考
本文包括与Handler有关的以下问题：
（1）Handler的作用
（2）为什么Android中要设计为只能在UI线程中去更新UI呢?
（3）Handler的两个异常
（4）Handler、Looper MessageQueue之间的关系（源码角度）
（5）跟线程相关的Handler，即HandlerThread（源码角度分析）
（6）主线程往子线程发消息
一、Handler的作用：
（1）在非UI线程中完成耗时操作，在UI线程中去更新UI。
（2）可以在主线程中发送延时消息。
二、为什么Android中要设计为只能在UI线程中去更新UI呢？
（1）解决多线程并发问题（根本原因）
（2）提高界面更新的性能问题
（3）架构设计的简单
你可能会说，既然是担心多线程并发问题，那我在子线程中加锁进行更新UI行不行呢？你这样想的话，会容易造成UI卡顿的。
注1：大部分面试者很难去说出一个令面试官满意的答案。
注2：关于多线程，这里举一个例子，比如说银行取款的问题。正常情况下，银行卡余额不能少于取款金额，如果多线程进行取款的话，就会造成线程不安全。
注3：Android中之所以说架构简单，是因为帮我们封装了很多更新UI的操作。
三、Handler的两个异常：
在使用Handler时，经常会出现以下两个异常：
（1）CalledFromWrongThreadException：这种异常是因为尝试在子线程中去更新UI，进而产生异常。
（2）Can't create handle inside thread that ha not called Looper.prepared：是因为我们在子线程中去创建Handler，而产生的异常。
我们接下来通过代码来把这两个异常演示一下。
1、子线程中更新UI的异常：
(1)activity_main.xml:
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
tools:context=".MainActivity">
<TextView
android:id="@+id/tv"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="@string/hello_world"/>
<Button
android:id="@+id/btn"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="按钮"/>
</RelativeLayout>
上方代码中，一个文本，一个按钮，代码比较简单。
(2)MainActivity.java:
1 import android.app.Activity;
2 import android.os.Bundle;
3 import android.view.View;
4 import android.widget.Button;
5 import android.widget.TextView;
6
7 public class MainActivity extends Activity {
8
9 private TextView tv;
10 private Button btn;
11
12 @Override
13 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
14 super.onCreate(savedInstanceState);
15 setContentView(R.layout.activity_main);
16 tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
17 btn = (Button) findViewById(R.id.btn);
18
19 //点击按钮后，尝试在子线程中更新UI
20 btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
21 @Override
22 public void onClick(View v) {
23
24 new Thread(new Runnable() {
25 @Override
26 public void run() {
27 tv.setText("smyhvae"); //子线程中更新UI
28 }
29 }).start();
30
31 }
32 });
33 }
34 }
上方代码中，核心代码是第27行：点击按钮后，在子线程中更新UI。
运行程序后，点击按钮，效果如下：
此时，我们来看一下后台的log日志：
上图中报的错误日志就是因为我们在子线程中去更新UI。
解决方案：
在子线程中创建Message消息，通过Handler发给主线程，之后在Handler的handleMessage方法中获得Message消息，进而处理更新UI界面。代码如下：
1 import android.app.Activity;
2 import android.os.Bundle;
3 import android.os.Handler;
4 import android.os.Message;
5 import android.view.View;
6 import android.view.View.OnClickListener;
7 import android.widget.Button;
8 import android.widget.TextView;
9
10 public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {
11 public static final int UPDATE_TEXT = 1;
12 private TextView text;
13 private Button changeText;
14
15 //程序一加载，直接在主线程中创建Handler
16 private Handler handler = new Handler() {
17 public void handleMessage(Message msg) {
18 switch (msg.what) {
19 case UPDATE_TEXT:
20 text.setText("Nice to meet you");
21 break;
22 default:
23 break;
24 }
25 }
26 };
27
28 @Override
29 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
30 super.onCreate(savedInstanceState);
31 setContentView(R.layout.activity_main);
32 text = (TextView) findViewById(R.id.text);
33 changeText = (Button) findViewById(R.id.change_text);
34 changeText.setOnClickListener(this);
35 }
36
37 @Override
38 public void onClick(View v) {
39 switch (v.getId()) {
40 case R.id.change_text:
41 new Thread(new Runnable() {
42 @Override
43 public void run() {
44 Message message = new Message();
45 message.what = UPDATE_TEXT;
46 handler.sendMessage(message);
47 }
48 }).start();
49 break;
50 default:
51 break;
52 }
53 }
54 }
上方第44行代码也可以换成：
Message message = handler.obtainMessage();
2、在子线程中创建Handler的异常：
MainActivity.java:
1 import android.app.Activity;
2 import android.os.Bundle;
3 import android.os.Handler;
4 import android.widget.TextView;
5
6 public class MainActivity extends Activity {
7
8 private TextView tv;
9
10 @Override
11 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
12 super.onCreate(savedInstanceState);
13 setContentView(R.layout.activity_main);
14 tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
15
16 //尝试在子线程中去创建Handler
17 new Thread(new Runnable() {
18 @Override
19 public void run() {
20 new Handler();
21 }
22 }).start();
23 }
24 }
运行程序后， 报错如下：
四、Handler、Looper MessageQueue之间的关系：（源码角度）
如果要问到Handler，这个问题基本是面试必问的。
原理分析：
Handler是Android类库提供的用于发送、处理消息或Runnable对象的处理类，它结合Message、MessageQueue和Looper类以及当前线程实现了一个消息循环机制，用于实现任务的异步加载和处理。整个异步消息处理流程的示意图如下图所示：
根据上面的图片，我们现在来解析一下异步消息处理机制：
- Message：消息体，用于装载需要发送的对象。
- Handler：它直接继承自Object。作用是：在子线程中发送Message或者Runnable对象到MessageQueue中；在UI线程中接收、处理从MessageQueue分发出来的Message或者Runnable对象。发送消息一般使用Handler的sendMessage()方法，而发出去的消息经过处理后最终会传递到Handler的handlerMessage()方法中。
- MessageQueue：用于存放Message或Runnable对象的消息队列。它由对应的Looper对象创建，并由Looper对象管理。每个线程中都只会有一个MessageQueue对象。
- Looper：是每个线程中的MessageQueue的管家，负责接收和分发Message或Runnable的工作。调用Looper.loop()方法，就是一个死循环，不断地从MessageQueue中取消息：如果有消息，就取出，并调用Handler的handlerMessage()方法；如果没有消息阻塞。
现在可以做出如下总结：
（1）Handler负责发送消息，Looper负责接收Handler发送的消息放到MessageQueue，Looper又将消息回传给Handler自己。
（2）一个Handler对应一个Looper对象，一个Looper对应一个MessageQueue对象（Looper内部包含一个MessageQueue），一个Handler可以生成多个Message。
（3）Handler就是公开给外部线程的接口，用于线程间的通信。Looper是由系统支持的用于创建和管理MessageQueue的依附于一个线程的循环处理对象，而Handler是用于操作线程内部的消息队列的，所以 Handler也必须依附一个线程，而且只能是一个线程。
（4）由于Handler是在主线程中创建的，所以此时handleMessage()方法中的代码也会在主线程中运行，于是我们在这里就可以安心地进行UI操作了
生活中的例子：
上图中，可以这么理解：开会时，我（Handler）想中途离开去做别的事情，通过sendMessage发消息给领导，领导思考了一会儿，同意之后，通过Looper.looep()方法将消息回传给我，说我可以离开，然后我就调用handleMessage方法去做别的事情去了。
注：面试的时候，如果只是从字面的角度来解释Handler、Looper MessageQueue之间的关系，并不能够真正打动面试官，倒不如再举一个生动的例子，让面试官觉得你是懂面向对象的思维的。
五、跟线程相关的Handler，即HandlerThread（源码角度分析）
这个问题可以看一下这篇博客：
http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/47079737
六、主线程往子线程发消息：（考察你是否真的理解Handler机制）
我们在平时开发的过程中，经常是子线程往主线程中发消息，让主线程更新UI。但是根据具体的项目需求，也可能会要求让你在主线程中往子线程中发消息。
1 import android.app.Activity;
2 import android.os.Bundle;
3 import android.os.Handler;
4 import android.os.Looper;
5 import android.os.Message;
6 import android.util.Log;
7 import android.view.View;
8 import android.view.View.OnClickListener;
9 import android.widget.Button;
10 import android.widget.TextView;
11
12 public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {
13 public static final int UPDATE_TEXT = 1;
14 private TextView tv;
15 private Button btn;
16 private Handler handler;
17
18 @Override
19 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
20 super.onCreate(savedInstanceState);
21 setContentView(R.layout.activity_main);
22 tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
23 btn = (Button) findViewById(R.id.btn);
24 btn.setOnClickListener(this);
25 //疑问：为什么这段代码如果写在onClick方法里面会报空指针？
26 new Thread(new Runnable() {
27 @Override
28 public void run() {
29 //1、准备Looper对象
30 Looper.prepare();
31 //2、在子线程中创建Handler
32 handler = new Handler() {
33 @Override
34 public void handleMessage(Message msg) {
35 super.handleMessage(msg);
36 Log.i("handleMessage:", Thread.currentThread().getName());
37 Log.i("后台输出", "收到了消息对象");
38 }
39 };
40 //3、调用Looper的loop()方法，取出消息对象
41 Looper.loop();
42 }
43 }).start();
44
45 }
46 @Override
47 public void onClick(View v) {
48 Log.i("onClick:", Thread.currentThread().getName());
49 switch (v.getId()) {
50 case R.id.btn:
51 Message msg = handler.obtainMessage();
52 handler.sendMessage(msg);
53 break;
54
55 default:
56 break;
57 }
58 }
59 }
上方的第29行至41行代码：这是MainThread中发送消息，在子线程中接收消息的固定写法。上面的三个步骤再重复一下：
- 准备Looper对象
- 在WorkerThread当中生成一个Handler对象
- 调用Looper的loop()方法之后，Looper对象将不断地从消息队列当中取出对象，然后调用handler的handleMessage()方法，处理该消息对象；如果消息队列中没有对象，则该线程阻塞
注意，此时handleMessage()方法是在子线程中运行的。
后台运行效果：
小小地总结一下：
首先执行Looper的prepare()方法，这个方法有两个作用：一是生成Looper对象，而是把Looper对象和当前线程对象形成键值对（线程为键），存放在ThreadLocal当中，然后生成handler对象，调用Looper的myLooper()方法，得到与Handler所对应的Looper对象，这样的话，handler、looper 、消息队列就形成了一一对应的关系，然后执行上面的第三个步骤，即Looper在消息队列当中循环的取数据。
另外，在本文最开头的第一段中，我们在主线程中创建Handler也没有调用Looper.prepare()方法，为什么就没有崩溃呢？，这是由于在程序启动的时候，系统已经帮我们自动调用了Looper.prepare()方法。查看ActivityThread中的main()方法，代码如下所示：
1 public static void main(String[] args) {
2 SamplingProfilerIntegration.start();
3 CloseGuard.setEnabled(false);
4 Environment.initForCurrentUser();
5 EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());
6 Process.setArgV0("<pre-initialized>");
7 Looper.prepareMainLooper();
8 ActivityThread thread = new ActivityThread();
9 thread.attach(false);
10 if (sMainThreadHandler == null) {
11 sMainThreadHandler = thread.getHandler();
12 }
13 AsyncTask.init();
14 if (false) {
15 Looper.myLooper().setMessageLogging(new LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
16 }
17 Looper.loop();
18 throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
19 }
上方代码中，可以看到，在第7行调用了Looper.prepareMainLooper()方法，而这个方法又会再去调用Looper.prepare()方法，代码如下所示：
1 public static final void prepareMainLooper() {
2 prepare();
3 setMainLooper(myLooper());
4 if (Process.supportsProcesses()) {
5 myLooper().mQueue.mQuitAllowed = false;
6 }
7 }
总结：这样基本就将Handler的创建过程完全搞明白了，总结一下就是在主线程中可以直接创建Handler对象，而在子线程中需要先调用Looper.prepare()才能创建Handler对象。
六、为什么在有些时候子线程中是可以直接更新UI的：
这道面试题应该是本文中最难的一个面试题了，需要好好理解。为了回答这个问题，我们需要先通过看源码去了解下面这三个问题：
（1）Android是如何检测非UI线程去更新UI的
（2）ViewRootImp是什么？
（3）ViewRootImp是在哪里创建的？
源码我就不贴出来了，这里我只是总结一下。
答案：
非UI线程真的不能更新UI吗? 是可以的。
解释：
在线程中更新UI时会调用ViewParent.invalidateChild()方法检查当前的thread是否是Mainthread。
具体源码如下：
1 final ViewParent p = mParent;
2 if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
3 final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;
4 damage.set(l, t, r, b);
5 p.invalidateChild(this, damage);
6 }
而ViewParent是一个接口类，其实现类是ViewRootImpl，通过查看invalidateChild()方法里面的代码就可以看到会他调用checkThread()方法。checkThread()方法如下：
1 void checkThread() {
2 if (mThread != Thread.currentThread()) { //检查更新UI的线程是否是MainThread
3 throw new CalledFromWrongThreadException(
4 "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
5 }
6 }
上面的第02行就是检查：在线程中更新UI时当前线程是否是MainThread。
但是，ViewRootImpl这个类是在activity的onResume()方法中创建的。就算在子线程中更新UI，只要在ViewRootImpl创建之前更新UI（比如，程序在执行onCreate方法时，我就去执行setText方法区更新UI），就可以逃避掉checkThread()的检查。
关于本题，给出以下链接大家去细读一下源码吧：
Android更新Ui进阶精解（一）：
http://www.jianshu.com/p/6de0a42a44d6
为什么我们可以在非UI线程中更新UI：
