【朝花夕拾】Handler篇（二）
前言
轉載請宣告，轉自【https://www.cnblogs.com/andy-songwei/p/11438492.html】，謝謝。
Handler的身影總是時不時出現在工作，筆試，面試中，可見其對於Android的重要性。一年前寫過一篇文章【朝花夕拾】Handler篇，隨著這一年來對Handler更多的認識和理解，本文對Handler知識點做的一些補充。
一、為什麼要引入Handler
Handler的主要作用是切換執行緒，將執行緒切換到Handler所使用的Looper所線上程中去，我們大部分的開發者通常使用Handler是用於子執行緒通知主執行緒更新UI，我們需要明確的是更新UI只是Handler的其中一個作用而已。
那麼為什麼只能在主執行緒中更新UI，而不能在子執行緒中完成呢？因為Android系統規定，只能在主執行緒中訪問UI，如果在子執行緒中訪問UI，程式就會報錯。在訪問UI的時候，系統會呼叫ViewRootImpl類中的checkThread方法，如下所示：
1 //=======ViewRootImpl.java=======
2 final Thread mThread;
3 ......
4 public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
5 mThread = Thread.currentThread();
6 }
7 ......
8 void checkThread() {
9 if (mThread != Thread.currentThread()) {
10 throw new CalledFromWrongThreadException(
11 "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
12 }
13 }
14 ......我們知道ViewRootImpl是View體系根View DecorView與Activity的PhoneWindow之間的紐帶，最初ViewRootImpl例項化的時候，是在主執行緒中完成的。所以，上述checkThread方法可以用來判斷當前是否為主執行緒，不是則報異常，該異常應該比較常見的了。
那麼，系統為什麼不允許在子執行緒中訪問UI呢？這是因為UI控制元件不是執行緒安全的，如果在多執行緒中併發訪問可能會導致UI控制元件處於不可預期的狀態。那麼為什麼系統不對UI控制元件的訪問加上鎖機制呢？主要是因為如果加上鎖機制會有兩個缺點：1）使訪問邏輯變得複雜。2）降低訪問UI的效率，因為鎖機制會阻塞某些執行緒的執行。所以，最簡單且高效的方法就是採用單執行緒模型來處理UI操作，對於開發者來說也不是很麻煩，只需要通過Handler切換一下UI訪問的執行執行緒即可。
所以Handler的出現，就解決了子執行緒中不能訪問UI的問題。
二、Handler回撥所線上程問題
在對Handler理解不深入的時候，一直沒有認真注意過new一個Handler後，回撥方法所在的執行緒問題，總以為任何時候都可以在回撥方法中更新UI。事實上，之所以會有這樣的錯誤認識，是因為我們使用Handler的時候基本上都用於更新UI了，就犯了經驗主義錯誤。實際上，回撥方法所線上程，和傳送訊息的handler使用的Looper所在的執行緒一致。下面我們先通過一些實驗開看看結果。
1、在子執行緒中使用main Looper的情況
1 private void testHandler() {
2 Log.i("songzheweiwang", "thread1=" + Thread.currentThread());
3 new Thread(new Runnable() {
4 @Override
5 public void run() {
6 new Handler(Looper.getMainLooper()).post(new Runnable() {
7 @Override
8 public void run() {
9 Log.i("songzheweiwang", "thread2=" + Thread.currentThread());
10 }
11 });
12 }
13 }).start();
14 }
在主執行緒中呼叫如上方法，對應的log如下，可見回撥方法是在主執行緒中：
1 08-31 12:48:49.342 9414-9414/com.example.demos I/songzheweiwang: thread1=Thread[main,5,main] 2 08-31 12:48:49.373 9414-9414/com.example.demos I/songzheweiwang: thread2=Thread[main,5,main]
2、在子執行緒中使用子執行緒Looper的情況
1 private void testHandler() {
2 Log.i("songzheweiwang", "thread1=" + Thread.currentThread());
3 new Thread(new Runnable() {
4 @Override
5 public void run() {
6 Looper.prepare();
7 new Handler().post(new Runnable() {
8 @Override
9 public void run() {
10 Log.i("songzheweiwang", "thread2=" + Thread.currentThread());
11 }
12 });
13 Looper.loop();
14 }
15 }).start();
16 }
在主執行緒中呼叫該方法，得到的log如下，可見回撥方法是在當前子執行緒中：
1 08-31 12:53:49.718 9655-9655/com.example.demos I/songzheweiwang: thread1=Thread[main,5,main] 2 08-31 12:53:49.719 9655-9750/com.example.demos I/songzheweiwang: thread2=Thread[Thread-7,5,main]
上述示例採用的是post方式，sendMessage方式也是一樣的結果，這裡就不舉例了。我們平始使用Handler多數情況下是在主執行緒中new Handler的，預設情況下使用的是main Looper，然後在子執行緒中用該Handler例項來post或者sendMessage，所以預設情況下回調方法就是執行在主執行緒中，我們在該方法中訪問UI就沒有報錯。
三、訊息迴圈Looper
上一節示例中，第6行和13行紅色部分展示了在子執行緒中，Handler使用子執行緒Looper的使用範例。如果去掉這兩行程式碼，系統會報如下異常：
Looper.loop()，就是用來開啟執行緒的訊息迴圈，沒有該行程式碼就無法收到訊息，其作用在上一篇文章中說過，這裡不贅述了。Looper.prepare()，是獲取當前執行緒的Looper，如果沒有Looper會報上述異常，原始碼如下所示：
1 public Handler(Callback callback, boolean async) {
2 ......
3 mLooper = Looper.myLooper();
4 if (mLooper == null) {
5 throw new RuntimeException(
6 "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
7 }
8 ......
9 }
Looper.myLooper()方法用於獲取當前執行緒中的Looper，如果當前執行緒下沒有Looper，就會報異常。每一個執行緒下都有自己專屬的Looper，由TheadLocal來進行管理，至於ThreadLocal，有興趣的可以自行研究。
我們是否會有疑問，平時在new Handler的時候，也沒有去呼叫Looper.prepare()方法，為什麼沒有報錯呢？
這是因為咱們new Handler的時候經常就是在主執行緒中完成的，會預設使用主執行緒的Looper。我們平時經常提到主執行緒，其實就是AcitivityThread，是在Zygote建立應用程式程序時呼叫其main方法啟動的。主執行緒啟動的時候會建立自己的Looper，原始碼如下：
1 public static void main(String[] args) {
2 ......
3 Looper.prepareMainLooper();
4
5 ActivityThread thread = new ActivityThread();
6 thread.attach(false);
7
8 if (sMainThreadHandler == null) {
9 sMainThreadHandler = thread.getHandler();
10 }
11 ......
12 Looper.loop();
13 .....
14 }
Looper.prepareMainLooper()裡面也是呼叫的Looper.prepare()方法，所以在當前應用程序建立的時候，系統就為該程序的主執行緒建立好了Looper，後續在主執行緒中例項化Handler的時候，就預設為使用該Looper了。
四、一些Tip
1、當有Handler傳送Message時，會通過MessageQueue類的enqueueMessage方法將Message加入到Handler內部的MessageQueue中，我們一般稱之為訊息佇列。但實際上它的資料結構為單鏈表，而不是佇列，因為佇列是先進先出，中間不能插入和刪除元素，但是單鏈表可以。Message會根據post/sendMessage時指定處理的時間來在插入到連結串列中，或者通過quit方法將訊息從連結串列中移除。
2、取Message的方法MessageQueue.next()方法是個死迴圈，沒有訊息時會阻塞。Looper.loop()也是個死迴圈，而且呼叫了MessageQueue.next()方法，當MessageQueue沒有訊息時也會阻塞，而當有訊息加入時就會立即處理。讓這兩個死迴圈終止的唯一條件就是Looper執行quit/quitSafety方法讓自己退出，這樣會將訊息佇列標記為退出狀態，否者會一直死迴圈下去。
參考資料
本文主要參考了任玉剛的《Android開發藝術探