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：
public class MainActivity extends Activity {
private static final int UPDATE_TAG = 0x01;
private TextView textView;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
textView = (TextView) findViewById(R.id.textview);
// 启动一个线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int count = 1;
while (true) {
// 发送计数值到handler
mHandler.obtainMessage(UPDATE_TAG, String.valueOf(count))
.sendToTarget();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}
public Handler mHandler = new Handler() {
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case UPDATE_TAG:
// 显示计数值
textView.setText((String)msg.obj);
break;
}
}
};
}
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：
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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