全面总结Android中线程的异步处理方式

一、概述
Handler 、 Looper 、Message 这三者都与Android异步消息处理线程相关的概念。那么什么叫异步消息处理线程呢？
异步消息处理线程启动后会进入一个无限的循环体之中，每循环一次，从其内部的消息队列中取出一个消息，然后回调相应的消息处理函数，执行完成一个消息后则继续循环。若消息队列为空，线程则会阻塞等待。
说了这一堆，那么和Handler 、 Looper 、Message有啥关系？其实Looper负责的就是创建一个MessageQueue，然后进入一个无限循环体不断从该MessageQueue中读取消息，而消息的创建者就是一个或多个Handler 。

二、源码解析
1、Looper
对于Looper主要是prepare()和loop()两个方法。
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是一个ThreadLocal对象，可以在一个线程中存储变量。可以看到，在第5行，将一个Looper的实例放入了ThreadLocal，并且2-4行判断了sThreadLocal是否为null，否则抛出异常。这也就说明了Looper.prepare()方法不能被调用两次，同时也保证了一个线程中只有一个Looper实例~相信有些哥们一定遇到这个错误。
下面看Looper的构造方法：

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

在构造方法中，创建了一个MessageQueue（消息队列）。
然后我们看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存储的Looper实例，如果me为null则抛出异常，也就是说looper方法必须在prepare方法之后运行。
第6行：拿到该looper实例中的mQueue（消息队列）
13到45行：就进入了我们所说的无限循环。
14行：取出一条消息，如果没有消息则阻塞。
27行：使用调用 msg.target.dispatchMessage(msg);把消息交给msg的target的dispatchMessage方法去处理。Msg的target是什么呢？其实就是handler对象，下面会进行分析。
44行：释放消息占据的资源。

Looper主要作用：
（1）与当前线程绑定，保证一个线程只会有一个Looper实例，同时一个Looper实例也只有一个MessageQueue。
（2）loop()方法，不断从MessageQueue中去取消息，交给消息的target属性的dispatchMessage去处理。
好了，我们的异步消息处理线程已经有了消息队列（MessageQueue），也有了在无限循环体中取出消息的哥们，现在缺的就是发送消息的对象了，于是乎：Handler登场了。

2、Handler
使用Handler之前，我们都是初始化一个实例，比如用于更新UI线程，我们会在声明的时候直接初始化，或者在onCreate中初始化Handler实例。所以我们首先看Handler的构造方法，看其如何与MessageQueue联系上的，它在子线程中发送的消息（一般发送消息都在非UI线程）怎么发送到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：通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例，然后在19行又获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue（消息队列），这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。

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类方法允许你排列一个Runnable对象到主线程队列中, sendMessage类方法, 允许你安排一个带数据的Message对象到队列中，等待更新.

一般运行逻辑：
点击button --- > 启动一条新线程,用来处理数据 ---- >数据处理完毕，通过handler返回 ----- > handler里面接收返回的数据，进行UI更新等处理。

然后看我们最常用的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);
 }

辗转反则最后调用了sendMessageAtTime，在此方法内部有直接获取MessageQueue然后调用了enqueueMessage方法，我们再来看看此方法：

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

enqueueMessage中首先为meg.target赋值为this，【如果大家还记得Looper的loop方法会取出每个msg然后交给msg,target.dispatchMessage(msg)去处理消息】，也就是把当前的handler作为msg的target属性。最终会调用queue的enqueueMessage的方法，也就是说handler发出的消息，最终会保存到消息队列中去。

现在已经很清楚了Looper会调用prepare()和loop()方法，在当前执行的线程中保存一个Looper实例，这个实例会保存一个MessageQueue对象，然后当前线程进入一个无限循环中去，不断从MessageQueue中读取Handler发来的消息。然后再回调创建这个消息的handler中的dispathMessage方法，下面我们赶快去看一看这个方法：

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，调用了handleMessage方法，下面我们去看这个方法：

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

可以看到这是一个空方法，为什么呢，因为消息的最终回调是由我们控制的，我们在创建handler的时候都是复写handleMessage方法，然后根据msg.what进行消息处理。
例如：

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

    break; 

   default:
    break;
   }
  };
 };

到此，这个流程已经解释完毕，让我们首先总结一下
（1）首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例，然后该实例中保存一个MessageQueue对象；因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次，所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个。
（2）Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环，不端从MessageQueue的实例中读取消息，然后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。
（3）Handler的构造方法，会首先得到当前线程中保存的Looper实例，进而与Looper实例中的MessageQueue想关联。
（4）Handler的sendMessage方法，会给msg的target赋值为handler自身，然后加入MessageQueue中。
（5）在构造Handler实例时，我们会重写handleMessage方法，也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最终调用的方法。
好了，总结完成，大家可能还会问，那么在Activity中，我们并没有显示的调用Looper.prepare()和Looper.loop()方法，为啥Handler可以成功创建呢，这是因为在Activity的启动代码中，已经在当前UI线程调用了Looper.prepare()和Looper.loop()方法。

3、Handler post
今天有人问我，你说Handler的post方法创建的线程和UI线程有什么关系？
其实这个问题也是出现这篇博客的原因之一；这里需要说明，有时候为了方便，我们会直接写如下代码：

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

然后run方法中可以写更新UI的代码，其实这个Runnable并没有创建什么线程，而是发送了一条消息，下面看源码：

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，得到了一个Message对象，然后将我们创建的Runable对象作为callback属性，赋值给了此message.
注：产生一个Message对象，可以new  ，也可以使用Message.obtain()方法；两者都可以，但是更建议使用obtain方法，因为Message内部维护了一个Message池用于Message的复用，避免使用new 重新分配内存。

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);
 }

最终和handler.sendMessage一样，调用了sendMessageAtTime，然后调用了enqueueMessage方法，给msg.target赋值为handler，最终加入MessagQueue.
可以看到，这里msg的callback和target都有值，那么会执行哪个呢？
其实上面已经贴过代码，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，如果不为null，则执行callback回调，也就是我们的Runnable对象。

好了，关于Looper , Handler , Message 这三者关系上面已经叙述的非常清楚了。
最后来张图解：

希望图片可以更好的帮助大家的记忆~~

三、补充
其实Handler不仅可以更新UI，你完全可以在一个子线程中去创建一个Handler，然后使用这个handler实例在任何其他线程中发送消息，最终处理消息的代码都会在你创建Handler实例的线程中运行。

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不仅给我们提供了异步消息处理机制让我们更好的完成UI的更新，其实也为我们提供了异步消息处理机制代码的参考~~不仅能够知道原理，最好还可以将此设计用到其他的非Android项目中去~~