Handler：Android异步线程消息处理机制

工作线程中如何刷新UI

在Android开发过程中，我们通常将线程划分为主线程和工作线程，在主线程中，通常做一些关于UI绘制和显示的操作，而在工作线程中去做一些耗时操作（如网络请求）。一个通常会碰到的需求就是，当网络请求返回来了数据，如何将数据交给UI线程以更新UI？Handler便是Android提供给我们的便于处理这类需求的一套框架，当然Handler也反过来，UI线程也可以给工作线程消息，甚至工作线程和工作线程之间也可以传递消息。为了方便起见，在论述Handler机制时，本文将重点关注工作线程如何发送消息给主线程这一最常用的场景。

Handler：客户代码唯一需要关心的类

对于一个框架来说，细节隐藏的越多，对外暴露的接口概念越明确、越简单，该框架便更成功。Handler作为一套框架来说，其实现细节完全隐藏在Handler这一个类后面。客户端代码只需要关注该类以及如下两个问题：

工作线程如何向Handler提交一个消息
主线程如何接受消息和处理消息
而对于隐匿在Handler之后的关于消息如何在线程之间进行切换的机制，客户端代码丝毫不需要关心。不得不说，抽象性和封装性都非常完美。

对于客户端来说，有两种最常用的场景：

在工作线程中告诉主线程去执行一段代码段：这种方式是通过Handler的post系列方法来实现的，例如，我们需要在工作线程某个地方弹一个Toast

Handler mHandler = new Handler();
thread { // 这表示一个工作线程环境
   mHandler.post(new Runnable() {
      void run() {
        Toast.make(context, "这是一个Toast", Toast.LENGTH_SHORT).show();
      }
  });
}

在工作线程中需要向主线程发送消息，以供主线程更新UI，例如：

Handler mHandler = new Handler() {
  @Override
   public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
       if (msg.what == UPDATE_UI) {
         Person person = (Person) msg.obj;
         textView.setText(person.name);
      }
   }
};          
thread(person) { // 这表示一个工作线程环境, person代表异步处理后的结果

   Message message = new Message();
   message.what = UPDATE_UI;
   message.obj = person;
   mHandler.sendMessage(message);
};

当然，也可以直接在post方法Runable中直接根据Person更新界面，但上面这种方式提供了一种统一处理消息的机制，任何地方都可以向主线程发送消息以更新UI，而更新UI的逻辑得以集合到一个地方。
Handler的post系列和send系列方法还有其他功能，例如延时功能等，都是在这两种接口功能上面的扩展而已，此处不再赘述。

Message：消息载体

我们把Handler看作一个线程发送消息，另一个线程处理消息的机制，Message便是对消息的抽象和封装。深入post系列的源码会发现，它会在Handler里面自己创建一个Message，并将Message对象的callback字段赋值为我们post进去的那个Runnable对象。

Looper和MessageQueue：消息轮询和消息存储

接下来，就需要深入分析一下，消息是如何从一个线程发送到另一个线程的这一底层实现。简单的考虑一下生产者-消费者模式，很自然会想到，发送消息的线程就是生产者，它通过将消息不断的放到某个地方，而消息接收者作为消费者不停的从该地方取出消息并做处理。Handler的底层机制也是生产者-消费者模式。它放置消息的地方叫做MessageQueue，而它不断轮询取出消息的机制叫做Looper。
无论是通过send系列或者post系列方法最终都会组成Message并存入MessageQueue。但Looper是如何从MessageQueue中取出消息并切换到对应的线程呢？
首先通过Looper的prepare方法准备好相应的线程环境

    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
    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) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }

从上面代码可以看出，

Looper使用ThreadLocal来存储，以确保每个线程的Looper的独立性。
创建Looper的时候也会创建对应的消息队列。
一个线程的Looper只能prepare一次，否则会抛出异常，以确保Looper的唯一性。

通过Looper.loop()方法，便启动Looper的轮询机制，Looper不断从MessageQueue中取出Message并处理。
因此，如果某个线程需要作为消息消费者，那么它需要：

thread {// 这表示一个工作线程环境
   Looper.prepare();  // 创建Looper和MessageQueue
   Looper.loop();  // 轮询
}

主线程的环境也是这样做的，查看ActivityThread的main方法，便可以看到它也做了这样的处理。
Android为我们提供了HandlerThread类来为我们准备消费环境，HandlerThread继承自Thread，并在run方法里面调用了和上面代码一样的逻辑。使用HandlerThread如下：

HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("name");
handlerThread.start();

总结

理解Handler我主要从两方面入手：

从使用者的角度来看Handler的抽象性和封装性。
从生产者-消费者模式看Handler的底层实现机制。