说明:本内容为《安卓开发艺术探索》第10章内容.
写在前面:从开发的角度讲,Handler是Android消息机制的上层接口.通过handler机制可以轻松地将
一个任务切换到Handler所在的线程中去执行.很多人认为Handler的作用是更新UI,没错但是更新UI仅仅
是Handler的一个特殊使用场景.
具体来说是这样的:有时候需要在子线程中进行耗时的I/O操作,可能是读取文件或者访问网络,当操作完
成时需要在UI上做一些改变,由于Android开发规范限制,不能再子线程更新UI,我们就可以通过Handler
就可以将更新Ui的操作切换到主线程执行.因此,本质上来说Handler并不是专门为了用于更新UI的,只是常
常被开发者用来更新UI.
Handler的运行需要底层的 MessageQueue 和 Looper 的支撑。
MessageQueue是一个消息队列，内部存储了一组消息，以队列的形式对外提供插入和删除的工作，内
部采用单链表的数据结构来存储消息列表。
Lopper在这里可以理解为消息循环,由于MessageQueue只是一个消息的存储单元,不能去处理消息,
Looper就填补了这个功能.会以无限循环的形式去查找是否有新消息，如果有就处理消息，否则就一直
等待着。(Looper中还有一个特殊的概念叫ThreadLocal,它并不是线程,它作用是在每个线程中存储数
据.ThreadLocal可以在不通的线程中互不干扰的存储并提供数据,Handler通过ThreadLocal可以获取
每个线程中的Looper。线程是默认没有Looper的，使用Handler就必须为线程创建Looper。我们经常
提到的主线程，也叫UI线程，它就是ActivityThread，被创建时就会初始化Looper。
1.为什么子线程不能更新UI?
如果子线程访问UI,程序会抛出线程错误异常；ViewRootImpl在checkThread()中做了判断。由
于Android不建议在主线程进行耗时操作，否则可能会导致ANR。那我们耗时操作在子线程执行完毕
后，我们需要将一些更新UI的操作切换到主线程当中去。所以系统就提供了Handler。
系统为什么不允许在子线程中去访问UI呢？ 因为Android的UI控件不是线程安全的，多线程并
发访问可能会导致UI控件处于不可预期的状态，有人要问为什么不对UI的访问加上锁机制呢？因为这
样会让UI访问逻辑变得复杂；其次锁机制会降低UI访问的效率，因为锁机制会阻塞某些线程的执行。
所以Android采用了高效的单线程模型来处理UI操作。
2.Handler原理:
Handler创建时会采用当前线程的Looper来构建内部的消息循环系统，如果当前线程没有
Looper就会报错。Handler可以通过post方法发送一个Runnable到消息队列中，也可以通
过send方法发送一个消息到消息队列中，其实post方法最终也是通过send方法来完成。
send()的工作过程: 它会调用MessageQueue的enqueueMessage方法最终将这个消息放到消息队
列中，当Looper发现有新消息到来时，处理这个消息，最终消息中的Runnable或者Handler的
handleMessage方法就会被调用，注意Looper是运行Handler所在的线程中的，这样一来
业务逻辑就切换到了Handler所在的线程中去执行了。
3.Android的消息机制分析:
3.1ThreadLocal的工作原理
一般的开发中,我们很少使用到ThreadLocal.
ThreadLocal是一个线程内部的数据存储类, 通过他可以在指定的线程中存储数据. 数据存储以后,
只能在指定线程中可以获取到存储的数据. 而其他线程无法获取.
而Android中的Looper ,ActivityThread, AMS都用到了ThreadLocal. 可以这样来说: 当某
些数据是以线程为作用域并且不同线程具有不同的数据副本的时候, 可以采用ThreadLocal.
小例子：定义一个mLocalThread对象，在主线程和两个子线程中同时操作这个对象,发现在获取值的时候却不
相同. 这是因为: 不同的线程访问同一个ThreadLocal#get()方法的时候, ThreadLocal内部会从各自的
线程中取出一个数组, 然后再从数组中根据当前ThreadLocal的索引去查找出对应的value值. 可以看出
不同的线程中的数组是不相同的. 所以也就是为什么使用ThreadLocal可以在不同的线程中维护一套数据的
副本并且彼此互不影响.
3.2消息队列的工作原理
消息队列在android中指的是MessageQueue, MessageQueue主要包含两个操作: 插入和读取. 读取操作本
身会伴随着删除的操作, 插入和读取对应的方法分别为enqueueMessage(),next(). 前者就是往消息队列中
插入一条消息, 而后者就是取出一条消息并将其从消息队列中移除. 上面说过虽然MessageQueue称为消息队
列, 但是内部实现使用的是单链表的数据结构来维护的消息列表. 单链表在插入和删除上比较有优势.
3.3Looper的工作原理
Looper在Android的消息机制中扮演者消息循环的角色, 具体来说就是他会不停地从MessageQueue中查看
是否有新消息. 如果有新消息就会处理. 否则就一直阻塞在那里. 先从构造方法开始, 在构造方法中他会
创建一个MessageQueue即消息队列, 然后将当前线程的对象保存起来.
looper的退出：
-- quit(): 这个方法会直接退出Looper
-- quitSafely(): 设定一个退出标记, 然后把消息队列中的已有消息处理完毕后才安全的退出.
如果Looper退出, 通过Handler发送的消息会失败, 这个时候Handler发送的消息会失败, 而
Handler#send()方法这个时候回返回false. 我们建议，在子线程中, 如果手动为其创建了Looper,
那么在所有的事情完成以后应该调用quit()方法来终止消息循环. 否则这个线程会一直处于等待的状态,
而如果退出了Looper以后, 这个线程就会立刻终止.
Looper最重要的一个方法loop()方法, 只有调用了loop后, 消息循环系统才会真正的起作用：
首先这个loop()方法是一个死循环, 唯一跳出循环的方式就是MessageQueue#next()方法返回null.
Looper必须退出, 否则loop方法就会无限循环下去. loop()会调用MessageQueue#next()方法来获取
新消息. 而next是一个阻塞操作, 当没有消息时, next方法就会一直阻塞在那里. 这也导致loop()会一直
阻塞在那里. 如果MessageQueue#next()返回了新消息, Looper就会处理这条消息: msg.target
.dispatchMessage(msg), 这里的msg.target是发送这条消息的Handler对象, 这样Handler发送的消息最
终又交给它的dispatcherMessage()来处理. 但是这里不同的是, Handler#dispatcherMessage()方法是
在创建Handler时所使用的Looper中执行的. 这样就成功的将代码逻辑切换到指定的线程中去执行了.
4.Handler工作原理：
Handler主要包含消息的发送和接收过程. 消息的发送可以通过post(或send)方法来实现的.
Handler发送消息的过程仅仅是向消息队列中插入了一条消息, MessageQueue#next()方法就是返回这条消
息给Looper, Looper收到消息后就开始处理. 最终消息有Looper交由Handler处理, 即Handler#dispatch
Message()方法会被调用, 这个时候Handler就会进入了处理消息的阶段.
处理消息的过程：
先检查msg.callback属性是否为null, 不为null就通过handleCallback()来处理消息. msg.callback是
一个Runnable接口, 实际上就是post()中传递的Runnable参数.
其次检查mCallback是否为null, 不为null就调用mCallback.handleMessage(msg)方法来处理消息.
Callback是一个接口, 通过Callback可以采用如下方式来创建Handler对象: Handler handler =
new Handler(callback). 通过源码注释了解: 这个接口可以用来创建一个Handler的实例但并不需要
派生Handler的子类并重写其handleMessage方法来处理具体的消息, 而CallBack给我们提供了另外一种
方式使用Handler. 当我们不想派生子类时, 就可以通过Callback来实现.
最后, 调用Handler#handleMessage()方法来处理消息.
Handler还有一个特殊的构造方法, 那就是通过一个特定的Looper来构造Handler,最常用的就是直接new
出一个Handler, 这个构造方法会调用下面的构造函数. 很明显这就是为什么当前线程没有Looper的话,
就会抛出Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()这个异常.
5.主线程的消息循环
Android的主线程就是ActivityThread, 主程序的入口方法为main(), 在main()中系统通过Looper.prepareMainLooper()
来创建主线程的Looper以及MessageQueue, 并通过Looper.loop()来开启主线程的消息循环.
当主线程的消息循环开始以后, ActivityThread还需要一个Handler来和消息队列进行交互, 这个Handler
就是ActivityThread.H, 它的内部定义了一组消息类型, 主要包含了四大组件的启动和停止等过程.
例如：
public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100;
public static final int PAUSE_ACTIVITY = 101;
ActivityThread通过ApplicationThread和AMS进行进程间通信, AMS以进程间通信的方式完成ActivityThread
的请求后回调ApplicationThread中的Binder()方法, 然后Application会向H发送消息, H收到消息后会将
ApplicationThread中的逻辑切换到ActivityThread中去执行, 即切换到主线程去执行, 这个过程就是主线
程的消息循环模型.
