全面總結Android中線程的異步處理方式

一、概述
Handler 、 Looper 、Message 這三者都與Android異步消息處理線程相關的概念。那麼什麼叫異步消息處理線程呢？
異步消息處理線程啟動後會進入一個無限的循環體之中，每循環一次，從其內部的消息隊列中取出一個消息，然後回調相應的消息處理函數，執行完成一個消息後則繼續循環。若消息隊列為空，線程則會阻塞等待。
說了這一堆，那麼和Handler 、 Looper 、Message有啥關系？其實Looper負責的就是創建一個MessageQueue，然後進入一個無限循環體不斷從該MessageQueue中讀取消息，而消息的創建者就是一個或多個Handler 。

二、源碼解析
1、Looper
對於Looper主要是prepare()和loop()兩個方法。
首先看prepare()方法

public static final void prepare() { 
  if (sThreadLocal.get() != null) { 
   throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); 
  } 
  sThreadLocal.set(new Looper(true)); 
} 

sThreadLocal是一個ThreadLocal對象，可以在一個線程中存儲變量。可以看到，在第5行，將一個Looper的實例放入了ThreadLocal，並且2-4行判斷了sThreadLocal是否為null，否則拋出異常。這也就說明了Looper.prepare()方法不能被調用兩次，同時也保證了一個線程中只有一個Looper實例~相信有些哥們一定遇到這個錯誤。
下面看Looper的構造方法：

private Looper(boolean quitAllowed) { 
  mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); 
  mRun = true; 
  mThread = Thread.currentThread(); 
} 

在構造方法中，創建了一個MessageQueue（消息隊列）。
然後我們看loop()方法：

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; 
 
  // Make sure the identity of this thread is that of the local process, 
  // and keep track of what that identity token actually is. 
  Binder.clearCallingIdentity(); 
  final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); 
 
  for (;;) { 
   Message msg = queue.next(); // might block 
   if (msg == null) { 
    // No message indicates that the message queue is quitting. 
    return; 
   } 
 
   // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger 
   Printer logging = me.mLogging; 
   if (logging != null) { 
    logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + 
      msg.callback + ": " + msg.what); 
   } 
 
   msg.target.dispatchMessage(msg); 
 
   if (logging != null) { 
    logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); 
   } 
 
   // Make sure that during the course of dispatching the 
   // identity of the thread wasn't corrupted. 
   final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); 
   if (ident != newIdent) { 
    Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x" 
      + Long.toHexString(ident) + " to 0x" 
      + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to " 
      + msg.target.getClass().getName() + " " 
      + msg.callback + " what=" + msg.what); 
   } 
 
   msg.recycle(); 
  } 
} 

第2行：

public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}

方法直接返回了sThreadLocal存儲的Looper實例，如果me為null則拋出異常，也就是說looper方法必須在prepare方法之後運行。
第6行：拿到該looper實例中的mQueue（消息隊列）
13到45行：就進入了我們所說的無限循環。
14行：取出一條消息，如果沒有消息則阻塞。
27行：使用調用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交給msg的target的dispatchMessage方法去處理。Msg的target是什麼呢？其實就是handler對象，下面會進行分析。
44行：釋放消息占據的資源。

Looper主要作用：
（1）與當前線程綁定，保證一個線程只會有一個Looper實例，同時一個Looper實例也只有一個MessageQueue。
（2）loop()方法，不斷從MessageQueue中去取消息，交給消息的target屬性的dispatchMessage去處理。
好了，我們的異步消息處理線程已經有了消息隊列（MessageQueue），也有了在無限循環體中取出消息的哥們，現在缺的就是發送消息的對象了，於是乎：Handler登場了。

2、Handler
使用Handler之前，我們都是初始化一個實例，比如用於更新UI線程，我們會在聲明的時候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler實例。所以我們首先看Handler的構造方法，看其如何與MessageQueue聯系上的，它在子線程中發送的消息（一般發送消息都在非UI線程）怎麼發送到MessageQueue中的。

public Handler() { 
  this(null, false); 
} 
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; 
 } 

14行：通過Looper.myLooper()獲取了當前線程保存的Looper實例，然後在19行又獲取了這個Looper實例中保存的MessageQueue（消息隊列），這樣就保證了handler的實例與我們Looper實例中MessageQueue關聯上了。

Handler 常用方法：

（1）post(Runnable)

（2）postAtTime(Runnable,long)

（3）postDelayed(Runnable long)

（4）sendEmptyMessage(int)

（5）sendMessage(Message)

（6）sendMessageAtTime(Message,long)

（7）sendMessageDelayed(Message,long)

以上post類方法允許你排列一個Runnable對象到主線程隊列中, sendMessage類方法, 允許你安排一個帶數據的Message對象到隊列中，等待更新.

一般運行邏輯：
點擊button --- > 啟動一條新線程,用來處理數據 ---- >數據處理完畢，通過handler返回 ----- > handler裡面接收返回的數據，進行UI更新等處理。

然後看我們最常用的sendMessage方法

public final boolean sendMessage(Message msg) 
 { 
  return sendMessageDelayed(msg, 0); 
 } 

public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) { 
  Message msg = Message.obtain(); 
  msg.what = what; 
  return sendMessageDelayed(msg, delayMillis); 
 } 

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) 
 { 
  if (delayMillis < 0) { 
   delayMillis = 0; 
  } 
  return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis); 
 } 

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); 
 } 

輾轉反則最後調用了sendMessageAtTime，在此方法內部有直接獲取MessageQueue然後調用了enqueueMessage方法，我們再來看看此方法：

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { 
  msg.target = this; 
  if (mAsynchronous) { 
   msg.setAsynchronous(true); 
  } 
  return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); 
 } 

enqueueMessage中首先為meg.target賦值為this，【如果大家還記得Looper的loop方法會取出每個msg然後交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理消息】，也就是把當前的handler作為msg的target屬性。最終會調用queue的enqueueMessage的方法，也就是說handler發出的消息，最終會保存到消息隊列中去。

現在已經很清楚了Looper會調用prepare()和loop()方法，在當前執行的線程中保存一個Looper實例，這個實例會保存一個MessageQueue對象，然後當前線程進入一個無限循環中去，不斷從MessageQueue中讀取Handler發來的消息。然後再回調創建這個消息的handler中的dispathMessage方法，下面我們趕快去看一看這個方法：

public void dispatchMessage(Message msg) { 
  if (msg.callback != null) { 
   handleCallback(msg); 
  } else { 
   if (mCallback != null) { 
    if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
     return; 
    } 
   } 
   handleMessage(msg); 
  } 
 } 

可以看到，第10行，調用了handleMessage方法，下面我們去看這個方法：

/** 
 * Subclasses must implement this to receive messages. 
 */ 
 public void handleMessage(Message msg) { 
 } 
 

可以看到這是一個空方法，為什麼呢，因為消息的最終回調是由我們控制的，我們在創建handler的時候都是復寫handleMessage方法，然後根據msg.what進行消息處理。
例如：

private Handler mHandler = new Handler() 
 { 
  public void handleMessage(android.os.Message msg) 
  { 
   switch (msg.what) 
   { 
   case value: 
     
    break; 
 
   default: 
    break; 
   } 
  }; 
 }; 

到此，這個流程已經解釋完畢，讓我們首先總結一下
（1）首先Looper.prepare()在本線程中保存一個Looper實例，然後該實例中保存一個MessageQueue對象；因為Looper.prepare()在一個線程中只能調用一次，所以MessageQueue在一個線程中只會存在一個。
（2）Looper.loop()會讓當前線程進入一個無限循環，不端從MessageQueue的實例中讀取消息，然後回調msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
（3）Handler的構造方法，會首先得到當前線程中保存的Looper實例，進而與Looper實例中的MessageQueue想關聯。
（4）Handler的sendMessage方法，會給msg的target賦值為handler自身，然後加入MessageQueue中。
（5）在構造Handler實例時，我們會重寫handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最終調用的方法。
好了，總結完成，大家可能還會問，那麼在Activity中，我們並沒有顯示的調用Looper.prepare()和Looper.loop()方法，為啥Handler可以成功創建呢，這是因為在Activity的啟動代碼中，已經在當前UI線程調用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

3、Handler post
今天有人問我，你說Handler的post方法創建的線程和UI線程有什麼關系？
其實這個問題也是出現這篇博客的原因之一；這裡需要說明，有時候為了方便，我們會直接寫如下代碼：

mHandler.post(new Runnable() 
  { 
   @Override 
   public void run() 
   { 
    Log.e("TAG", Thread.currentThread().getName()); 
    mTxt.setText("yoxi"); 
   } 
  }); 

然後run方法中可以寫更新UI的代碼，其實這個Runnable並沒有創建什麼線程，而是發送了一條消息，下面看源碼：

public final boolean post(Runnable r) 
 { 
  return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); 
 } 

private static Message getPostMessage(Runnable r) { 
  Message m = Message.obtain(); 
  m.callback = r; 
  return m; 
 } 

可以看到，在getPostMessage中，得到了一個Message對象，然後將我們創建的Runable對象作為callback屬性，賦值給了此message.
注：產生一個Message對象，可以new  ，也可以使用Message.obtain()方法；兩者都可以，但是更建議使用obtain方法，因為Message內部維護了一個Message池用於Message的復用，避免使用new 重新分配內存。

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) 
 { 
  if (delayMillis < 0) { 
   delayMillis = 0; 
  } 
  return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis); 
 } 

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); 
 } 

最終和handler.sendMessage一樣，調用了sendMessageAtTime，然後調用了enqueueMessage方法，給msg.target賦值為handler，最終加入MessagQueue.
可以看到，這裡msg的callback和target都有值，那麼會執行哪個呢？
其實上面已經貼過代碼，就是dispatchMessage方法：

public void dispatchMessage(Message msg) { 
  if (msg.callback != null) { 
   handleCallback(msg); 
  } else { 
   if (mCallback != null) { 
    if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
     return; 
    } 
   } 
   handleMessage(msg); 
  } 
 } 

 
第2行，如果不為null，則執行callback回調，也就是我們的Runnable對象。

好了，關於Looper , Handler , Message 這三者關系上面已經敘述的非常清楚了。
最後來張圖解：

希望圖片可以更好的幫助大家的記憶~~

三、補充
其實Handler不僅可以更新UI，你完全可以在一個子線程中去創建一個Handler，然後使用這個handler實例在任何其他線程中發送消息，最終處理消息的代碼都會在你創建Handler實例的線程中運行。

eg：

new Thread() 
  { 
   private Handler handler; 
   public void run() 
   { 
 
    Looper.prepare(); 
     
    handler = new Handler() 
    { 
     public void handleMessage(android.os.Message msg) 
     { 
      Log.e("TAG",Thread.currentThread().getName()); 
     }; 
    }

  }

Android不僅給我們提供了異步消息處理機制讓我們更好的完成UI的更新，其實也為我們提供了異步消息處理機制代碼的參考~~不僅能夠知道原理，最好還可以將此設計用到其他的非Android項目中去~~