摘要：什么是消息機(jī)制說(shuō)到消息機(jī)制，作為一名開(kāi)發(fā)者一定先想到的是。但是，在主線程中創(chuàng)建的時(shí)候，我們并沒(méi)有看到的執(zhí)行，這是因?yàn)樵诰€程，即的創(chuàng)建過(guò)程中，已經(jīng)被創(chuàng)建好了。將新消息插入到之前，頭消息之后。

說(shuō)到消息機(jī)制，作為一名 Android 開(kāi)發(fā)者一定先想到的是 Handler。Handler 就是 Android 消息機(jī)制的上層接口，我們可用通過(guò) Handler 輕松的在不同的線程中切換任務(wù)，但 Handler 的實(shí)現(xiàn)還有兩個(gè)很重要的概念 MessageQueue 和 Looper。

MessageQueue 的翻譯是消息隊(duì)列，它的內(nèi)部采用了單鏈表的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ) Handler 對(duì)象發(fā)送的消息。

Looper 的作用是不斷地查詢(xún) MessageQueue 中是否有消息，如果 Looper 發(fā)現(xiàn) MessageQueue 中存入了新的消息，它就會(huì)去處理這條消息，如果沒(méi)有新消息，Looper 就會(huì)以無(wú)限循環(huán)的方式去查詢(xún) MessageQueue 中是否有新消息。

（1）安排將來(lái)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行的 Message 和 Runnables；
（2）在不同于當(dāng)前的線程上執(zhí)行的操作；

在 Android 開(kāi)發(fā)中，默認(rèn)子線程是不可以更新 UI 的，這一點(diǎn)可以從 View 的最高層級(jí) ViewRootImpl 類(lèi)中找到答案

void checkThread() {
    if (mThread != Thread.currentThread()) {
        throw new CalledFromWrongThreadException("Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
    }
}

ViewRootImpl 類(lèi)中的 checkThread 方法會(huì)在更新 UI 前被執(zhí)行，如果當(dāng)前線程不是主線程，就會(huì)拋出 Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views. 的異常

Android 在子線程中更新 UI 是不安全的，如果多個(gè)子線程同時(shí)修改一個(gè)控件的數(shù)據(jù)，后果是不可控的

如果給 UI 更新機(jī)制加鎖，會(huì)降低 UI 的訪問(wèn)效率，并且可能阻塞某些線程的執(zhí)行

通常，我們?cè)谥骶€程中創(chuàng)建 Handler 的寫(xiě)法如下：

private Handler handler = new Handler(){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
    }
};

但這樣寫(xiě)，系統(tǒng)會(huì)這樣提示：

This Handler class should be static or leaks might occur (anonymous android.os.Handler)
這個(gè)Handler類(lèi)應(yīng)該是靜態(tài)的，否則可能會(huì)發(fā)生泄漏

出現(xiàn)這個(gè)警告但原因是，Handler 在 Activity 中作為一個(gè)匿名內(nèi)部類(lèi)來(lái)定義，它的內(nèi)部持有來(lái) Activity 的實(shí)例。當(dāng) Activity 被用戶(hù)關(guān)閉時(shí)，因?yàn)?Handler 持有了 Activity 的引用，就造成了 Activity 無(wú)法被回收，從而導(dǎo)致了內(nèi)存泄漏。

因此，在這里推薦一種更加安全的寫(xiě)法：

private static class MyHandler extends Handler{
    private WeakReference weakReference;
    public MyHandler(Activity activity){
        weakReference = new WeakReference<>(activity);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
        switch (msg.what){
                case 0:                     
                  Toast.makeText(weakReference.get(),Thread.currentThread().getName(),Toast.LENGTH_SHORT).show();
                  break;
            }
    }
}

private MyHandler handler = new MyHandler(this);

通過(guò)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè) Handler，此時(shí)內(nèi)部類(lèi)并不持有外部類(lèi)對(duì)象的應(yīng)用，需要在內(nèi)部類(lèi)的構(gòu)造方法內(nèi)增加一個(gè)外部類(lèi)（Activity）的弱應(yīng)用。這樣，即使 Activity 被關(guān)閉，Activity 也能順利被回收。

onCreate() 中的代碼如下：

btn_0 = findViewById(R.id.btn_0);
btn_0.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                Message message = Message.obtain();
                message.what = 0;
                handler.sendMessage(message);
            }
        }.start();
    }
});

這時(shí)候點(diǎn)擊按鈕的運(yùn)行效果如下：

在官方文檔中 Handler 的主要作用是在不同于當(dāng)前線程的線程中執(zhí)行操作，那么如何用 Handler 解決兩個(gè)子線程之間的通信呢？

請(qǐng)看代碼：

btn_1 = findViewById(R.id.btn_1);
btn_1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                Looper.prepare();
                handler = new MyHandler(MainActivity.this);
                try {
                    sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                Looper.loop();
            }
        }.start();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                Message message = Message.obtain();
                message.what = 0;
                handler.sendMessage(message);
            }
        }.start();
     }
});

此時(shí)點(diǎn)擊按鈕：

可見(jiàn)當(dāng)前的處理線程已經(jīng)變成了子線程。

如果細(xì)心的觀察代碼，可以看到在子線程中創(chuàng)建 Handler 的時(shí)候調(diào)用了 Looper.prepare() 和 Looper.loop() 兩個(gè)方法。這兩句代碼有什么用呢？

我們暫時(shí)可以把 Looper 理解為消息的管理者，它負(fù)責(zé)從 MessageQueue 中提取出消息，傳遞給 Handler 進(jìn)行處理，每一個(gè) Handler 都必須要有一個(gè) Looper，在 Handler 創(chuàng)建的時(shí)候，它會(huì)自動(dòng)使用當(dāng)前線程的 Looper，而 Looper.prepare() 的作用就是為當(dāng)前線程準(zhǔn)備一個(gè) Looper，Looper.loop() 的作用是開(kāi)始查找當(dāng)前 MessageQueue 中是否有了新的消息。

這就是 Handler 工作的第一步 ：

因?yàn)檫@里主要講 Handler 的工作流程，創(chuàng)建 Looper 的具體過(guò)程放到文章的下面講解。我們只要知道
Looper.prepare() 為當(dāng)前的線程創(chuàng)建了一個(gè) Looper 對(duì)象即可。

但是，在主線程中創(chuàng)建 Handler 的時(shí)候，我們并沒(méi)有看到 Looper.prepare() 的執(zhí)行，這是因?yàn)樵?UI 線程，即 ActivityThread 的創(chuàng)建過(guò)程中，Looper 已經(jīng)被創(chuàng)建好了。

我們可以在 ActivityThread 的 main() 方法中看到這樣一句代碼：

Looper.prepareMainLooper();

這個(gè)方法內(nèi)部也調(diào)用了 Looper.prepare() 為 UI 線程創(chuàng)建了一個(gè) Looper。

為什么是 sendMessageAtTime？不是還有 sendMessage()，sendEmptyMessage()，sendEmptyMessageDelayed()，sendEmptyMessageAtTime()，sendMessageDelayed() 這么多方法嗎？

通過(guò)閱讀這些方法的源碼可以發(fā)現(xiàn)，這些方法最終調(diào)用的都是 sendMessageAtTime()。

其次還有 post()，postAtTime()，postDelayed() 方法最終調(diào)用的也都是 sendMessageAtTime() 方法，只是多了一步調(diào)用 getPostMessage(Runnable r, Object token) 將 Runnable 封裝為一個(gè) Message 對(duì)象的 callback 里。

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;
}

那么 sendMessageAtTime() 里的具體操作是什么呢？我們?nèi)ピ创a里一探究竟

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    // 先獲取當(dāng)前 Handler 中的 MessageQueue，mQueue 在 Looper 的構(gòu)造方法中進(jìn)行初始化。
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    // queue 不為空，則執(zhí)行 Handler.java 里的另一個(gè) enqueueMessage() 方法
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

    
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    // 指定 msg 的 Target 對(duì)象為當(dāng)前的 Handler
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
       msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

Handler 中的 enqueueMessage() ，最終會(huì)調(diào)用 MessageQueue.java 中的 enqueueMessage() 方法。

之后，Message 對(duì)象最終傳遞到 MessageQueue 即消息隊(duì)列里中，在消息隊(duì)列里的具體處理邏輯在文章的 MessageQueue 工作原理 部分會(huì)具體解釋。

在第二步將消息插入消息隊(duì)列后，Looper 就開(kāi)始遍歷消息隊(duì)列，找到新的消息，再通知 Handler 去執(zhí)行這條消息，調(diào)用的就是 Handler 的 dispatchMessage() 方法。

public void dispatchMessage(Message msg) {
   // msg 的 callback 對(duì)象就是一個(gè) Runnable
   if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        // 檢查 mCallback 是否為空，不為空就執(zhí)行它內(nèi)部定義的 handleMessage() 方法
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        // 如果 mCallback 為空，就執(zhí)行在實(shí)例化 Handler 過(guò)程中我們自己定義的 handleMessage() 方法中的內(nèi)容
        handleMessage(msg);
    }
}

dispatchMessage() 方法首先會(huì)檢查 Message 的 Callback 對(duì)象是否為空，callback 就是通過(guò) post() 方法傳遞的 Runnable 對(duì)象，如果 callback 不為空，就去執(zhí)行 handleCallback() 方法。

handleCallback() 方法的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單，它在內(nèi)部執(zhí)行了 Runnable 的 run() 方法

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}

如果 callback 對(duì)象為空，就檢查 mCallback 是否為空，不為空就執(zhí)行它的定義的 handleMessage() 方法，若沒(méi)有 mCallback，最終將直接執(zhí)行我們?cè)诶^承 Handler 時(shí)自己定義的 handleMessage() 方法中的代碼。

Callback 是 Handler 中定義的的一個(gè)接口，它的代碼如下：

/**
 * Callback interface you can use when instantiating a Handler to avoid
 * having to implement your own subclass of Handler.
 */
public interface Callback {
    /**
     * @param msg A {@link android.os.Message Message} object
     * @return True if no further handling is desired
     */
    public boolean handleMessage(Message msg);
}

如果使用 Callback 接口的話，我們可以直接實(shí)例化一個(gè) Handler 而不用去實(shí)現(xiàn)一個(gè) Handler 的子類(lèi)，

private Handler mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        return false;
    }
});

我們從上一部分的 MessageQueue.java 中的 enqueueMessage() 方法開(kāi)始入手。

代碼量有點(diǎn)多，要耐心看哦！

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    // 檢查當(dāng)前 msg 的 target 是否為空
    if (msg.target == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
    }
    // msg 如果正在被執(zhí)行，就拋出異常
    if (msg.isInUse()) {
        throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
    }

    synchronized (this) {
        // 在 quit() 方法中，mQuitting 會(huì)被設(shè)置為 true
        if (mQuitting) {
            IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                    msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
            Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
            msg.recycle();
            return false;
        }

        // 標(biāo)記當(dāng)前的 msg 正在執(zhí)行
        msg.markInUse();
        // 設(shè)置 msg 的 when 為傳進(jìn)來(lái)的 when 參數(shù)，when 是 Message 想要被執(zhí)行的時(shí)間
        msg.when = when;
        // 得到當(dāng)前消息隊(duì)列的頭部消息
        Message p = mMessages;
        boolean needWake;
        // 當(dāng)前消息隊(duì)列為空，新消息的觸發(fā)時(shí)間為 0，或者新消息的觸發(fā)時(shí)間早于消息中第一條消息的觸發(fā)時(shí)間
        // 則將新消息插入到隊(duì)列的頭部，作為當(dāng)前消息隊(duì)列的第一條消息
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
            // New head, wake up the event queue if blocked.
            // 將當(dāng)前消息的下一條消息指向頭部消息
            msg.next = p;
            // 頭部消息修改為當(dāng)前消息
            mMessages = msg;
            // 當(dāng)阻塞時(shí)，需要喚醒
            needWake = mBlocked;
        } else {
            // 將新消息插入到當(dāng)前消息隊(duì)列當(dāng)中，（不是頭部）
            // 通常我們不必喚醒事件隊(duì)列，
            // 除非隊(duì)列頭部有消息障礙，并且消息是隊(duì)列中最早的異步消息。
            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
            Message prev;
            // 開(kāi)始循環(huán)便利消息隊(duì)列，比較新消息和隊(duì)列中消息的 when（觸發(fā)事件）的值，將新消息插入到適當(dāng)位置
            for (;;) {
                // 循環(huán)第一次遍歷時(shí)，將當(dāng)前隊(duì)列中的頭部消息賦值給 prev
                prev = p;
                // p 指向隊(duì)列中的第二個(gè)消息
                p = p.next;
                // 如果下一個(gè)消息為空，或者新消息的觸發(fā)時(shí)間早于下一個(gè)消息，找到了要插入的位置，退出循環(huán)
                if (p == null || when < p.when) {
                    break;
                }
                // needWake 為 true，并且 下一條消息是異步的，則不需要喚醒。
                if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                    needWake = false;
                }
            }
            // 將新消息插入到 p 之前，頭消息之后。
            msg.next = p; // invariant: p == prev.next
            prev.next = msg;
        }

        // 如果需要喚醒，調(diào)用 nativeWake 方法去喚醒
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

執(zhí)行完 enqueueMassage 方法，我們新發(fā)送的 Message 就成功的插入了消息隊(duì)列當(dāng)中。
但是除了插入新消息，我們還需要從消息隊(duì)列中讀取消息，這又要怎么做呢？

Message next() {
    // 如果消息循環(huán)已退出，并且被丟棄，則返回空。
    // 這個(gè)將在應(yīng)用重啟一個(gè) looper 時(shí)發(fā)生
    final long ptr = mPtr;
    if (ptr == 0) {
        return null;
    }

    // 記錄空閑時(shí)處理的 IdlerHandler 數(shù)量，只在第一次迭代時(shí)為 -1
    // IdleHandler 只在隊(duì)列為空 或者 是頭部消息時(shí)執(zhí)行
    int pendingIdleHandlerCount = -1;
    //  native 層使用的變量，設(shè)置的阻塞超時(shí)時(shí)長(zhǎng)，0 為不阻塞，-1 為阻塞
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
            Binder.flushPendingCommands();
        }

        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
  
        // 嘗試檢索下一條消息。 如果找到則返回。
        synchronized (this) {
            // 獲取系統(tǒng)從開(kāi)機(jī)到現(xiàn)在到時(shí)間
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            // 將隊(duì)列中到頭部消息賦值給 msg
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {
                // msg 不為空，但是這個(gè) msg 沒(méi)有 handler，則這個(gè) msg 為柵欄
                // 開(kāi)始遍歷，指到獲取第一個(gè)異步消息
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                // 如果當(dāng)前時(shí)間不到 msg 的觸發(fā)時(shí)間，則計(jì)算時(shí)間差，設(shè)置阻塞超時(shí)時(shí)長(zhǎng)
                if (now < msg.when) {
                    // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    // 當(dāng)前時(shí)間到了 msg 的觸發(fā)時(shí)間，則獲取消息并返回
                    mBlocked = false;
                    // 如果當(dāng)前的 msg 不是頭部消息，則上一條消息的 next 指向 msg 的 next
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        // 當(dāng)前 msg 為頭部消息，則將下一個(gè) msg 設(shè)置為頭部消息
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    // msg 的下一個(gè) Message 對(duì)象置空，表示從消息隊(duì)列中取出來(lái)了這條 msg
                    msg.next = null;
                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                    // 標(biāo)記 msg 正在使用
                    msg.markInUse();
                    return msg;
                }
            } else {
                // 如果沒(méi)有消息，則設(shè)置阻塞時(shí)長(zhǎng)為 -1，直到被喚醒
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }

            // 所有的消息都被處理后，判斷是否退出，并返回 null。
            if (mQuitting) {
                dispose();
                return null;
            }

            // If first time idle, then get the number of idlers to run.
            // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
            // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
            // 第一次循環(huán)時(shí)，消息隊(duì)列為空，或 當(dāng)前時(shí)間未到消息的觸發(fā)時(shí)間，獲取 IdleHandler 的數(shù)量
            if (pendingIdleHandlerCount < 0
                    && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
            }
  
            // pendingIdleHandlerCount 的數(shù)量為 0 時(shí)，線程會(huì)繼續(xù)堵塞
            if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
                mBlocked = true;
                continue;
            }

            // 判斷當(dāng)前空閑時(shí)處理任務(wù)的handler是否是為空，如果為空，就實(shí)例化出新的對(duì)象
            if (mPendingIdleHandlers == null) {
                mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
            }
            mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
        }

        // 運(yùn)行 IdleHandler，只有第一次循環(huán)時(shí)才會(huì)運(yùn)行
        for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
            final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
            // 釋放 IdleHandler 的引用
            mPendingIdleHandlers[i] = null;

            boolean keep = false;
            try {
                // 執(zhí)行 IdleHandler 的方法
                keep = idler.queueIdle();
            } catch (Throwable t) {
                Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
            }

            if (!keep) {
                synchronized (this) {
                    mIdleHandlers.remove(idler);
                }
            }
        }

        // 重置 IdleHandler 的數(shù)量為 0，確保不會(huì)重復(fù)運(yùn)行它們
        pendingIdleHandlerCount = 0;

        // 在執(zhí)行 IdleHandler 時(shí)，一個(gè)新的消息可能插入或消息隊(duì)列中的消息到了觸發(fā)時(shí)間
        // 所以將 nextPollTimeoutMillis 設(shè)為 0，表示不需要阻塞，重新檢查消息隊(duì)列。
        nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
}

至此，MessageQueue 的兩個(gè)最重要的方法已經(jīng)分析完了，下面來(lái)看 Looper 如何循環(huán)地從消息隊(duì)列中取出消息。

在講 Looper 之前，需要先理解 ThreadLocal 的工作原理

ThreadLocal 是一個(gè)線程內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類(lèi)，當(dāng)不同的線程去訪問(wèn)同一個(gè) ThreadLocal 對(duì)象時(shí)，獲得的值都是不一樣的，下面用一段代碼來(lái)證明

private ThreadLocal mThreadLocal = new ThreadLocal<>();

btn_1 = findViewById(R.id.btn_1);
btn_1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                mThreadLocal.set("Thread_A");
                Log.d("ThreadLocalValue",mThreadLocal.get());
            }
        }.start();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                mThreadLocal.set("Thread_B");
                Log.d("ThreadLocalValue",mThreadLocal.get());
            }
        }.start();        
    }
);

我在兩個(gè)線程中分別存入在 mThreadLocal 中存入了不同的值，然后在控制臺(tái)輸出它們的內(nèi)容

可見(jiàn)不同線程訪問(wèn)同一個(gè) ThreadLocal 對(duì)象得到的值也是不一樣的。

ThreadLocal 實(shí)現(xiàn)這種特性的原因也很簡(jiǎn)單，下面來(lái)看它內(nèi)部的 set 方法：

public void set(T value) {
    // 獲取當(dāng)前線程 t
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 根據(jù)當(dāng)前線程 t，獲取當(dāng)前線程的 ThreadLocalMap 對(duì)象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        // map 不為空，調(diào)用 ThreadLocalMap 的 set() 方法。
        map.set(this, value);
    else
        // map 為空，則為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè)新的 ThreadLocalMap 對(duì)象
        createMap(t, value);
}

在 set 方法中，先獲取當(dāng)前線程，然后獲取當(dāng)前線程的 ThreadLocalMap 對(duì)象。getMap() 的 和 createMap() 的實(shí)現(xiàn)如下：

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

那么 ThreadLocalMap 又是什么呢，這里是它的一部分源碼：

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }

    // 初始的 table 容量
    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
  
    // Entry 數(shù)組用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)
    private Entry[] table;

    // table 的大小
    private int size = 0;

    // 負(fù)載因子，用于擴(kuò)容
    private int threshold; // Default to 0

    // 設(shè)置負(fù)載因子為當(dāng)然容量大小的 2 / 3 
    private void setThreshold(int len) {
        threshold = len * 2 / 3;
    }
  
    // 初始化 Entry 數(shù)組
    ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
        table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
        int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
        table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
        size = 1;
        setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
    }
}

可以將 ThreadLocalMap 當(dāng)作一個(gè)哈希表，它的內(nèi)部用 Entry 存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

在 Thread 的屬性中有 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;，所以每一個(gè)線程內(nèi)部，都持有一個(gè) ThreadLocalMap 對(duì)象，系統(tǒng)才可以通過(guò) getMap() 方法獲取當(dāng)前線程的 ThreadLocalMap 對(duì)象。

在 ThreadLocal 中調(diào)用 set 方法，實(shí)際上會(huì)調(diào)用 ThreadLocalMap 中的 set 方法，源碼如下：

// ThreadLocalMap 的 set 方法
private void set(ThreadLocal key, Object value) {

    // We don"t use a fast path as with get() because it is at
    // least as common to use set() to create new entries as
    // it is to replace existing ones, in which case, a fast
    // path would fail more often than not.

    // 首先獲取當(dāng)前 ThreadLocal 對(duì)象的 table 屬性，table 一個(gè) Entry 的數(shù)組
    // Entry 相當(dāng)于一個(gè) HashMap，存儲(chǔ)了當(dāng)前 ThreadLocal 對(duì)象和 Object 類(lèi)型的 value 對(duì)象
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    // 計(jì)算出存儲(chǔ)的位置
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

    // 遍歷 tab
    for (Entry e = tab[i];
        e != null;
        e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        ThreadLocal k = e.get();
        // 如果 tab 中已經(jīng)存在了相同的 key 值，就覆蓋它原有的 value
        if (k == key) {
            e.value = value;
            return;
        }
        // 如果 當(dāng)前 entrt 的 key 為 null，調(diào)用 replaceStaleEntry 方法清楚所有 key 為 null 的數(shù)據(jù)
        if (k == null) {
            replaceStaleEntry(key, value, i);
            return;
        }
    }
        // 都不滿足，就新建一個(gè) Entry 對(duì)象
    tab[i] = new Entry(key, value);
    int sz = ++size;
    // ThreadLocalMap 的容量到達(dá)閥值后擴(kuò)容
    if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
        rehash();
}

ThreadLocal 中的 get() 方法和 set() 方法一樣，都是對(duì) Thread 中對(duì) ThreadLocalMap 進(jìn)行操作

public T get() {
    // 獲取當(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 獲取當(dāng)前線程的 ThreadLocalMap 對(duì)象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        // 獲取 ThreadLocalMap 中對(duì)應(yīng)當(dāng)前線程的 Entry 對(duì)象
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            // 將 Entry 對(duì)象中的 value 取出來(lái)
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
    int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
    Entry e = table[i];
    if (e != null && e.get() == key)
        return e;
    else
        return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}

那么 ThreadLocal 和 Looper 有什么關(guān)系呢？我們知道每一個(gè)線程都有自己的 Looper，Looper 的作用域就是當(dāng)前的線程，Android 系統(tǒng)中便通過(guò) ThreadLocal 對(duì)象來(lái)存儲(chǔ)不同線程中的 Looper。

Looper 中 prepare() 方法為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè) Looper 對(duì)象，我們看一下它的實(shí)現(xiàn)：

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");
    }
    // 將 Looper 對(duì)象保存到當(dāng)前線程的 ThreadLocalMap 當(dāng)中
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

這里再看一下 Looper 的構(gòu)造方法

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

可以看到在一個(gè) Looper 中創(chuàng)建了一個(gè) MessageQueue，這里我們就可以搞清楚 Handler、Looper 和 MessageQueue 的對(duì)應(yīng)關(guān)系了：

每個(gè)線程都有一個(gè) Looper 對(duì)象，在 Looper 對(duì)象的初始化過(guò)程中，會(huì)為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè) MessageQueue，而一個(gè)線程中可以有多個(gè) Handler。

prepare() 調(diào)用后，就是調(diào)用 loop() 方法：

/**
  * Run the message queue in this thread. Be sure to call
  * {@link #quit()} to end the loop.
  */
public static void loop() {
    // 通過(guò) Thread Local 獲取當(dāng)前線程的 Looper
    final Looper me = myLooper();
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn"t called on this thread.");
    }
    // 獲取當(dāng)前 Looper 對(duì)象的 MessageQueue
    final MessageQueue queue = me.mQueue;

    // 清空遠(yuǎn)程調(diào)用端進(jìn)程的身份，確保此線程的身份是本地進(jìn)程的身份，并跟蹤該身份令牌
    // 這里主要用于保證消息處理是發(fā)生在當(dāng)前 Looper 所在的線程
    Binder.clearCallingIdentity();
    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

    for (;;) {
        // 取出來(lái)下一條消息
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
        
        // 用 logging 打印日志，默認(rèn)為 null，可通過(guò) setMessageLogging() 方法來(lái)指定
        final Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        
        // 開(kāi)始跟蹤，并寫(xiě)入跟蹤消息，用于 debug 功能
        final long traceTag = me.mTraceTag;
        if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
            Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
        }        
        ...
        ...
        try {
            // // 通過(guò) Handler 分發(fā)消息
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                // 停止跟蹤
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }
        
        if (logSlowDispatch) {
            showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", msg);
        }

        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }

        //  確保在分發(fā)消息的過(guò)程中線程的身份沒(méi)有改變
        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);
        }
        // 回收消息，并把消息放入消息池
        msg.recycleUnchecked();
    }
}

可以看到 loop() 方法就是不停的遍歷消息隊(duì)列中的消息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有新的消息時(shí)，便調(diào)用 Handler 的 dispatchMessage() 方法。

public static void prepareMainLooper() {
    prepare(false);
    synchronized (Looper.class) {
        if (sMainLooper != null) {
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
        }
        sMainLooper = myLooper();
    }
}
  /**
    * Returns the application"s main looper, which lives in the main thread of the application.
    */
public static Looper getMainLooper() {
    synchronized (Looper.class) {
        return sMainLooper;
    }
}

getMainLooper() 方法用于返回當(dāng)前 UI 線程的 Looper，UI 線程的 Looper 在 ActivityThread 的建立時(shí)通過(guò)調(diào)用
prepareMainLooper() 方法創(chuàng)建。

在子線程中，如果手動(dòng)為其創(chuàng)建了Looper，那么在所有消息處理完成之后應(yīng)該調(diào)用 quit() 方法終止消息循環(huán)，不然 Looper 就會(huì)一直處于等待狀態(tài)。

public void quitSafely() {
    mQueue.quit(true);
}

public void quit() {
    mQueue.quit(false);
}

可以看到這兩個(gè)方法都調(diào)用了 MessageQueue 中都 quit(boolean safe) 方法，quitSafely 的參數(shù)為 true，quit 的參數(shù)為 false。

void quit(boolean safe) {
    // 主線程不退出消息循環(huán)
    if (!mQuitAllowed) {
        throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
    }
    synchronized (this) {
        // 如果已經(jīng)退出了，直接 return
        if (mQuitting) {
            return;
        }

        // 標(biāo)記為已經(jīng)退出
        mQuitting = true;
        // 如果 safe 的值為 true，執(zhí)行完當(dāng)前的消息后退出消息循環(huán)
        if (safe) {
            removeAllFutureMessagesLocked();
        } else {
            // 直接退出消息循環(huán)
            removeAllMessagesLocked();
        }
        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
        nativeWake(mPtr);
    }
}

quitSafely() 會(huì)等待當(dāng)前消息執(zhí)行完畢后退出消息循環(huán)，而 quit() 方法會(huì)直接退出消息循環(huán)。

private void removeAllMessagesLocked() {
    // 獲取當(dāng)前 MessageQueue 的頭部消息
    Message p = mMessages;
    while (p != null) {
        // 循環(huán)遍歷所有的 Message
        Message n = p.next;
        // 回收消息，并把消息放入消息池
        p.recycleUnchecked();
        p = n;
    }
    // 將頭部消息置為空
    mMessages = null;
}

private void removeAllFutureMessagesLocked() {
    // 獲取系統(tǒng)從開(kāi)機(jī)到現(xiàn)在到時(shí)間
    final long now = SystemClock.uptimeMillis();
    // 將當(dāng)前的頭部消息賦值給 p
    Message p = mMessages;
    if (p != null) {
        if (p.when > now) {
            // 如果當(dāng)前頭部消息將要執(zhí)行的時(shí)間大于系統(tǒng)開(kāi)機(jī)到現(xiàn)在的時(shí)間，則執(zhí)行 removeAllMessagesLocked() 方法
            // 清空 MessageQueue 隊(duì)列
            removeAllMessagesLocked();
        } else {
            Message n;
            // 遍歷當(dāng)前的 MessageQueue，直到某個(gè)消息的執(zhí)行時(shí)間小于 now 值（即這個(gè)消息正在執(zhí)行）
            // 將這個(gè)消息的 next 賦值為 null
            for (;;) {
                n = p.next;
                if (n == null) {
                    return;
                }
                if (n.when > now) {
                    break;
                }
                p = n;
            }
            p.next = null;
            // 回收不會(huì)被執(zhí)行的 Message
            do {
                p = n;
                n = p.next;
                p.recycleUnchecked();
            } while (n != null);
        }
    }
}

終于講完了，希望大家能通過(guò)我的文章，徹底理解 Handler 的機(jī)制，但我的能力有限，如果存在錯(cuò)誤的地方，還請(qǐng)指出。

零碎的東西很多，為了方便大家記憶，我把上面的內(nèi)容做成了思維導(dǎo)圖，需要的朋友可以保存下來(lái)，偶爾看一下，幫助自己記憶。

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