具體流程
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一般來說，我們使用Handler機制來進行跨線程更新UI的操作，如下圖晕粪。(圖里loop畫錯了慕淡，應該是Looper)
流程圖.png 首先通過在子線程中調(diào)用定義在UI線程的handler.post()或者handler.sendMessage()方法發(fā)送消息（post()方法其實也是包裝成了一個帶Runnable的Message）到MessageQueue，也就是調(diào)用了MessageQueue.enqueueMessage()方法。
然后線程中的Looper通過loop()方法不斷從MessageQueue中取出消息，并調(diào)用消息中攜帶的handler實例的dispatchMessage()方法，將消息發(fā)送到handler中的handleMessage()執(zhí)行勉躺，從而完成跨線程的操作。
而為什么要有這樣一個機制來進行跨線程的信息傳遞呢觅丰，我們可以設想一下饵溅，如果沒有這樣一個機制，直接從子線程中調(diào)用handler.handleMessage()進行操作妇萄，那么每次每個線程訪問handler都必須先對其加一個互斥鎖蜕企，保證它的線程安全性，加鎖放鎖的操作使handler的處理效率大大折扣冠句，并且如果有一些操作比較長的話轻掩，其他線程就會被白白阻塞過長的時間，所以handler機制將這個線程間的消息傳遞必須的加鎖放鎖消耗放在了MessageQueue.enqueueMessage()懦底，由于enqueueMessage()只是簡單的把放進來的消息按照它的發(fā)送時間插入鏈表中唇牧，所以使得子線程的插入可以很快完成，減少它的阻塞時間聚唐。
分步解析
Handler發(fā)送消息
- 通常我們會調(diào)用handler.post()或者handler.sendMessage()方法將我們需要做的事情發(fā)送出去丐重，其實他們里頭都是調(diào)用了sendMessageAtTime這個方法，區(qū)別是post()方法我們傳入的是一個runnable參數(shù)杆查，而sendMessage()方法我們傳入的是一個message實例扮惦，如果我們沒有設置message的runnable變量的話，最終就會用handler的handleMessage()方法里進行操作亲桦。
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);
}
- 再來看到enqueueMessage方法
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
- 當然這個是handler的enqueueMessage方法崖蜜，它就是把msg的target設置為本身，所以最后處理message的操作才會在對應的handler中完成客峭，并且通過setAsynchronous設置異步消息豫领，至于什么是異步消息呢，后面會講到其實messageQueue中有一個postSyncBarrier的方法桃笙，可以設置一個Barrier來阻塞同步的消息，而異步的消息則不受這個Barrier的影響沙绝，而通過removeSyncBarrier方法可以移除這個Barrier搏明，當然這里我們的消息默認是同步的鼠锈，你可以自己在message中設置為異步消息，也可以通過構(gòu)造Handler的時候傳入?yún)?shù)來設置默認為異步消息星著。
- 還有一點需要注意的是為什么要通過msg.target = this來設置handler呢购笆，是因為一個線程中是可以有多個handler的，但是只能有一個Looper和一個MessageQueue虚循，因為Looper是存放在Thread的ThreadLocal中的同欠，而MessageQueue是在Looper被創(chuàng)建的時候創(chuàng)建的。
MessageQueue插入消息
- MessageQueue通過enqueueMessage方法插入消息横缔，方法并不難铺遂，首先是檢查msg的一些參數(shù)是否正確，然后去競爭一個對象鎖茎刚。這里有一個synchronized使用的小技巧就是襟锐，在方法體內(nèi)才去獲得這個鎖，這樣的話膛锭，就不用在synchronized內(nèi)部再去做進入方法的一些操作粮坞，提高了synchronized代碼塊的吞吐量。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
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;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// Inserted within the middle of the queue. Usually we don't have to wake
// up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
// and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
- 可以看到初狰，enqueueMessage方法主要是通過該message的發(fā)送時間來選擇將其插入鏈表中的位置莫杈，即時間小(when)的插在鏈表前面，這樣looper通過next()方法拿的時候奢入，一定是拿到當前需要被處理的message筝闹。
- 其中可以看到有關(guān)needWake條件的判斷：
1> 如果當前是唯一的一個消息并且隊列處于阻塞狀態(tài)，需要wake
2> 如果當前當前消息的處理時間為現(xiàn)在或者為隊列中最早的消息并且隊列處于阻塞狀態(tài)俊马，需要wake
3> 如果當前隊列中處于上游的message都不是異步消息丁存，而本身是異步消息，需要wake - 那么為什么需要喚醒CPU呢柴我？又或者說線程什么時候被阻塞了呢解寝？我們知道，活線程一般來說有三種狀態(tài)艘儒，runnable聋伦，running, blocked，其中會消耗CPU資源的自然是running狀態(tài)界睁。我們又知道觉增，Looper.loop()方法是一個死循環(huán)，如果不把它阻塞了翻斟，它就會一直占用CPU資源（在自己的時間片內(nèi)）而不做任何事情逾礁，這當然是很浪費的，所以我們肯定需要將它放在一個阻塞隊列中访惜，需要它執(zhí)行的時候再喚醒它嘹履。一般來說腻扇，在Handler機制中需要判斷是否喚醒Handler所在線程的時機有message入隊的時候，即我們上面分析的三種情況砾嫉，還有一個地方是接下來要討論的next()方法中幼苛，并其也是在next()方法中被阻塞的。
MessageQueue提供消息
- MessageQueue通過next()方法焕刮，向Looper提供消息舶沿。
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
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 {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
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.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
- 繼續(xù)回到我們之前的問題，Handler線程是在next()方法被阻塞的配并，具體阻塞的方法就是nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)這個方法括荡，它通過計算得到的nextPollTimeoutMillis也就是消息隊列第一個消息需要被執(zhí)行的時間來決定自己要被阻塞的時長，其中-1代表一直被阻塞荐绝，直至在有message入隊列的時候根據(jù)情況被喚醒一汽。
- 然后就是判斷是否有barrier，判斷的條件就是當前的第一個消息的target是否為空低滩，也就是說設置barrier的實質(zhì)就是插入一條targer為null的消息召夹。如果有barrier，則找最前面的一條異步消息恕沫，找不到則進入時長為-1的阻塞监憎。
- 而沒有barrier的情況，則是通過第一個message的執(zhí)行時間與當前時間對比婶溯，小于則計算下次需要阻塞的時間鲸阔，否則就將第一條消息返回，并且將mBlocked標識置為false;
- 而如果沒有找到當前需要發(fā)送的message的話迄委，也就是說褐筛，此時的消息隊列是空閑的，就會去查看當前隊列是否存在空閑的idelHandler需要被執(zhí)行叙身，如果有的話只取前四個進行執(zhí)行渔扎，這里也是考慮到執(zhí)行操作的消耗時間太長會影響后面消息的發(fā)送，增加造成AND的可能（如果是主線程中的話）信轿，所以如果是主線程中的MessageQueue也不要在idelHandler進行耗時的操作晃痴。執(zhí)行完idelHandler后，就會將pendingIdleHandlerCount置0财忽，所以在下次next()被調(diào)用前倘核，它不是不會再被執(zhí)行的，并且如果這次循環(huán)執(zhí)行過idelHandler即彪，也會設置nextPollTimeoutMillis=0紧唱，不讓線程被阻塞，所以可以繼續(xù)判斷有無需要被發(fā)送的消息。
Looper傳遞消息
- 每個線程中的Looper漏益，如果調(diào)用了loop()方法后酬凳，都會進入一個死循環(huán)，不斷從MessageQueue中取出消息并分發(fā)到Handler中處理遭庶。比如說android主線程中的Looper.loop()就是在ActivitryThread的main()方法中被調(diào)用的，并且整個android中的操作稠屠，比如activity的生命周期回調(diào)等峦睡，都是通過發(fā)送Message最后通過ActivitryThread.H進行處理的。
- 回到loop()方法权埠，這個方法比較簡單榨了，就是通過queue.next()方法取得message實例（有可能被阻塞，阻塞和喚醒的機制也在上面MessageQueue中分析過啦）攘蔽，然后通過調(diào)用msg.target.dispatchMessage(msg)將message實例發(fā)送到對應的Handler中處理龙屉，這里也是為什么同線程中多個Handler能獨立處理各種的消息的原因。
- 最后就是將handler處理過message對象重新放回msg的緩沖池（一個單鏈表）中满俗，所以我們使用消息的時候也可以通過Message.obtain方法進行復用消息转捕。可想而知唆垃，Message.obtain方法肯定是需要加互斥鎖的五芝，并且肯定會出現(xiàn)多個線程請求message的情況。
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
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
final long end;
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (slowDispatchThresholdMs > 0) {
final long time = end - start;
if (time > slowDispatchThresholdMs) {
Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on "
+ Thread.currentThread().getName() + ", h=" +
msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what);
}
}
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.recycleUnchecked();
}
}
Handler處理Message
- 在Looper.loop()方法中調(diào)用了Handler的dispatchMessage來處理消息辕万，那么具體dispatchMessage做了什么呢枢步。
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dispatchMessage方法主要是通過msg以及Handler的設置來決定回調(diào)的方法的：
1> 如果msg設置了callback，執(zhí)行callback并返回渐尿。
2> 否則醉途，查看handler是否有設置mCallback，如果有砖茸，調(diào)用mCallback.handleMessage隘擎。如果mCallback.handleMessage返回true，返回方法渔彰。否則繼續(xù)執(zhí)行Handler的handleMessage方法嵌屎。
3> 否則，執(zhí)行Handler的handleMessage方法恍涂。 - 從上面的回調(diào)過程中可以發(fā)現(xiàn)宝惰，如果是采用Handler.post方法提交的消息，則不用管handleMessage的問題再沧，如果我們是采用Handler.sendMessage方法提交的消息的話尼夺，如果messgae沒有設置callback，則記得重寫handleMessage方法或者給Handler設置一個callback。
總結(jié)
- Handler機制到這里就差不多分析完了淤堵，其實還有一些附加的小問題寝衫，比如loop方法怎么樣退出呀，怎樣設置MessageQueue的屏障呀拐邪，還是挺多地方可以再去深挖的慰毅。
