我們一起分析 Android Handler 的源碼攻柠。
Handler 現(xiàn)在幾乎是 Android 面試的必問知識點(diǎn)了立由，大多數(shù) Android 工程師都在項(xiàng)目中使用過 Handler。主要場景是子線程完成耗時(shí)操作的過程中洼裤，通過 Handler 向主線程發(fā)送消息 Message邻辉，用來刷新 UI 界面。這節(jié)課我們來了解 Handler 的發(fā)送消息和處理消息的源碼實(shí)現(xiàn)。
分析源碼的時(shí)候最好是找到一個(gè)合適的切入點(diǎn)值骇，Handler 源碼的一個(gè)切入點(diǎn)就是它的默認(rèn)構(gòu)造器莹菱。
從 new Handler() 開始
在無參構(gòu)造器里調(diào)用了重載的構(gòu)造方法并分別傳入 null 和 false。并且在構(gòu)造方法中給兩個(gè)全局變量賦值：mLooper 和 mQueue吱瘩。
這兩者都是通過 Looper 來獲取道伟，具體代碼如下：
可以看出，myLooper 通過一個(gè)線程本地變量中的存根使碾，然后 mQueue 是 Looper 中的一個(gè)全局變量蜜徽，類型是 MessageQueue 類型。
接下來的分析重點(diǎn)就是這個(gè) Looper 是什么票摇？以及何時(shí)被初始化拘鞋？
Looper 介紹
不知你有沒有思考過一個(gè)問題，啟動(dòng)一個(gè) Java 程序的入口函數(shù)是 main 方法矢门，但是當(dāng) main 函數(shù)執(zhí)行完畢之后此程序停止運(yùn)行掐禁，也就是進(jìn)程會自動(dòng)終止。但是當(dāng)我們打開一個(gè) Activity 之后颅和，只要我們不按下返回鍵 Activity 會一直顯示在屏幕上傅事，也就是 Activity 所在進(jìn)程會一直處于運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)際上 Looper 內(nèi)部維護(hù)一個(gè)無限循環(huán)峡扩，保證 App 進(jìn)程持續(xù)進(jìn)行蹭越。
Looper初始化
Activity 啟動(dòng)過程時(shí)，ActivityThread 的 main 方法是一個(gè)新的 App 進(jìn)程的入口教届，其具體實(shí)現(xiàn)如下：
解釋說明：
圖中 1 處就是初始化當(dāng)前進(jìn)程的 Looper 對象响鹃；
圖中 2 處調(diào)用 Looper 的 loop 方法開啟無限循環(huán)。
prepareMainLooper 方法如下：
這里我沒有省略任何一行代碼案训，因?yàn)榇颂幍拇a很精簡但是每一行又都有意義买置。
圖中 1 處在 prepareMainLooper 中調(diào)用 prepare 方法創(chuàng)建 Looper 對象，仔細(xì)查看發(fā)現(xiàn)其實(shí)就是 new 出一個(gè) Looper强霎。核心之處在于將 new 出的 Looper 設(shè)置到了線程本地變量 sThreadLocal 中忿项。也就是說創(chuàng)建的 Looper 與當(dāng)前線程發(fā)生了綁定。
Looper 的構(gòu)造方法如下：
可以看出城舞，在構(gòu)造方法中初始化了消息隊(duì)列 MessageQueue 對象轩触。
prepare 方法執(zhí)行完之后，會在圖中 3 處調(diào)用 myLooper() 方法家夺，從 sThreadLocal 中取出 Looper 對象并賦值給 sMainLooper 變量脱柱。
注意：
圖中 2 處在創(chuàng)建 Looper 對象之前，會判斷 sThreaLocal 中是否已經(jīng)綁定過 Looper 對象拉馋，如果是則拋出異常榨为。這行代碼的目的是確保在一個(gè)線程中 Looper.prepare() 方法只能被調(diào)用 1 次惨好。比如以下代碼：
執(zhí)行上述代碼程序會秒崩，打印日志如下：
注意：
不是說調(diào)用 2 次 prepare 才會拋異常嗎随闺？為什么 MainActivity 中只調(diào)用了 1 遍就導(dǎo)致程序崩潰日川？ 這是因?yàn)樵?MainActivity 所在進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)，Looper 的 prepare 方法已經(jīng)在 main 方法中調(diào)用了 1 遍板壮。這會直接導(dǎo)致一個(gè)非常重要的結(jié)果：
prepare 方法在一個(gè)線程中只能被調(diào)用 1 次逗鸣；
Looper 的構(gòu)造方法在一個(gè)線程中只能被調(diào)用 1 次合住；
最終導(dǎo)致 MessageQueue 在一個(gè)線程中只會被初始化 1 次绰精。
也就是說 UI 線程中只會存在 1 個(gè) MessageQueue 對象，后續(xù)我們通過 Handler 發(fā)送的消息都會被發(fā)送到這個(gè) MessageQueue 中透葛。
Looper 負(fù)責(zé)做什么事情
用一句話總結(jié) Looper 做的事情就是：不斷從 MessageQueue 中取出 Message笨使，然后處理 Message 中指定的任務(wù)升熊。
在 ActivityThread 的 main 方法中毯侦，除了調(diào)用 Looper.prepareMainLooper 初始化 Looper 對象之外粱快，還調(diào)用了 Looper.loop 方法開啟無限循環(huán)撩嚼，Looper 的主要功能就是在這個(gè)循環(huán)中完成的晒来。
很顯然印屁，loop 方法中執(zhí)行了一個(gè)死循環(huán)雨膨，這也是一個(gè) Android App 進(jìn)程能夠持續(xù)運(yùn)行的原因幕垦。
圖中 1 處不斷地調(diào)用 MessageQueue 的 next 方法取出 Message岳遥。如果 message 不為 null 則調(diào)用圖中 2 處進(jìn)行后續(xù)處理奕翔。具體就是從 Message 中取出 target 對象，然后調(diào)用其 dispatchMessage 方法處理 Message 自身浩蓉。那這個(gè) target 是誰呢派继？查看 Message.java 源碼可以看出 target 就是 Handler 對象，如下所示：
Handler 的 dispatchMessage 方法如下：
可以看出捻艳，在 dispatchMessage 方法中會調(diào)用一個(gè)空方法 handleMessage驾窟，而這個(gè)方法也正是我們創(chuàng)建 Handler 時(shí)需要覆蓋的方法。那么 Handler 是何時(shí)將其設(shè)置為一個(gè) Message 的 target 的呢认轨？
Handler 的 sendMessage 方法
Handler 有幾個(gè)重載的 sendMessage 方法绅络，但是基本都大同小異。我用最普通的 sendMessage 方法來分析嘁字，代碼具體如下：
可以看出昨稼，經(jīng)過幾層調(diào)用之后，sendMessage 最終會調(diào)用 enqueueMessage 方法將 Message 插入到消息隊(duì)列 MessageQueue 中拳锚。而這個(gè)消息隊(duì)列就是我們剛才分析的在 ActivityThread 的 main 方法中通過 Looper 創(chuàng)建的 MessageQueue假栓。
Handler 的 enqueueMessage 方法
可以看出：
在圖中 1 處 enqueueMessage 方法中，將 Handler 自身設(shè)置為 Message的target 對象霍掺。因此后續(xù) Message 會調(diào)用此 Handler 的 dispatchMessage 來處理匾荆；
圖中 2 處會判斷如果 Message 中的 target 沒有被設(shè)置拌蜘，則直接拋出異常；
圖中 3 處會按照 Message 的時(shí)間 when 來有序得插入 MessageQueue 中牙丽，可以看出 MessageQueue 實(shí)際上是一個(gè)有序隊(duì)列简卧，只不過是按照 Message 的執(zhí)行時(shí)間來排序。
至此 Handler 的發(fā)送消息和消息處理流程已經(jīng)介紹完畢烤芦，接下來看幾個(gè)面試中經(jīng)常被問到的與 Handler 相關(guān)的題目举娩。
Handler 的 post(Runnable) 與 sendMessage 有什么區(qū)別
看一下 post(Runnable) 的源碼實(shí)現(xiàn)如下：
實(shí)際上 post(Runnable) 會將 Runnable 賦值到 Message 的 callback 變量中，那么這個(gè) Runnable 是在什么地方被執(zhí)行的呢构罗？Looper 從 MessageQueue 中取出 Message 之后铜涉，會調(diào)用 dispatchMessage 方法進(jìn)行處理，再看下其實(shí)現(xiàn)：
可以看出遂唧，dispatchMessage 分兩種情況：
如果 Message 的 Callback 不為 null芙代，一般為通過 post(Runnabl) 方式，會直接執(zhí)行 Runnable 的 run 方法盖彭。因此這里的 Runnable 實(shí)際上就是一個(gè)回調(diào)接口纹烹，跟線程 Thread 沒有任何關(guān)系。
如果 Message 的 Callback 為 null召边，這種一般為 sendMessage 的方式铺呵，則會調(diào)用 Handler 的 hanlerMessage 方法進(jìn)行處理。
Looper.loop() 為什么不會阻塞主線程
剛才我們了解了隧熙，Looper 中的 loop 方法實(shí)際上是一個(gè)死循環(huán)片挂。但是我們的 UI 線程卻并沒有被阻塞，反而還能夠進(jìn)行各種手勢操作贱鼻，這是為什么呢宴卖？在 MessageQueue 的 next 方法中，有如下一段代碼：
nativePollOnce 方法是一個(gè) native 方法邻悬，當(dāng)調(diào)用此 native 方法時(shí)症昏，主線程會釋放 CPU 資源進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到下條消息到達(dá)或者有事務(wù)發(fā)生父丰，通過往 pipe 管道寫端寫入數(shù)據(jù)來喚醒主線程工作肝谭，這里采用的 epoll 機(jī)制。關(guān)于 nativePollOnce 的詳細(xì)分析可以參考：nativePollOnce函數(shù)分析蛾扇。
Handler 的 sendMessageDelayed 或者 postDelayed 是如何實(shí)現(xiàn)的
之前我已經(jīng)介紹過攘烛，在向 MessageQueue 隊(duì)列中插入 Message 時(shí)，會根據(jù) Message 的執(zhí)行時(shí)間排序镀首。而消息的延時(shí)處理的核心實(shí)現(xiàn)是在獲取 Message 的階段坟漱，接下來看下 MessageQueue 的 next 方法。
圖中藍(lán)框處表示從 MessageQueue 中取出一個(gè) Message更哄，但是當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間小于 Message.when芋齿，因此會計(jì)算一個(gè) timeout腥寇，目的是實(shí)現(xiàn)在 timeout 時(shí)間段后再將 UI 線程喚醒，因此后續(xù)處理 Message 的代碼只會在 timeout 時(shí)間之后才會被 CPU 執(zhí)行觅捆。
注意：在上述代碼中也能看出赦役，如果當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間大于或等于 Message.when，那么會返回 Message 給 Looper.loop()栅炒。但是這個(gè)邏輯只能保證在 when 之前消息不被處理掂摔，不能夠保證一定在 when 時(shí)被處理。
總結(jié)
應(yīng)用啟動(dòng)是從 ActivityThread 的 main 開始的赢赊，先是執(zhí)行了 Looper.prepare()乙漓，該方法先是 new 了一個(gè) Looper 對象，在私有的構(gòu)造方法中又創(chuàng)建了 MessageQueue 作為此 Looper 對象的成員變量域携，Looper 對象通過 ThreadLocal 綁定 MainThread 中簇秒；
當(dāng)我們創(chuàng)建 Handler 子類對象時(shí)鱼喉，在構(gòu)造方法中通過 ThreadLocal 獲取綁定的 Looper 對象秀鞭，并獲取此 Looper 對象的成員變量 MessageQueue 作為該 Handler 對象的成員變量；
在子線程中調(diào)用上一步創(chuàng)建的 Handler 子類對象的 sendMesage(msg) 方法時(shí)扛禽，在該方法中將 msg 的 target 屬性設(shè)置為自己本身锋边，同時(shí)調(diào)用成員變量 MessageQueue 對象的 enqueueMessag() 方法將 msg 放入 MessageQueue 中；
主線程創(chuàng)建好之后编曼，會執(zhí)行 Looper.loop() 方法豆巨，該方法中獲取與線程綁定的 Looper 對象，繼而獲取該 Looper 對象的成員變量 MessageQueue 對象掐场，并開啟一個(gè)會阻塞（不占用資源）的死循環(huán)往扔，只要 MessageQueue 中有 msg，就會獲取該 msg熊户，并執(zhí)行 msg.target.dispatchMessage(msg) 方法（msg.target 即上一步引用的 handler 對象）萍膛，此方法中調(diào)用了我們第二步創(chuàng)建 handler 子類對象時(shí)覆寫的 handleMessage() 方法。
