源碼解析handler機制

handler機制是Android重要的多線程數(shù)據(jù)傳輸機制,所以想從源碼來解析這個機制。

一般使用

在Activity中

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    Handler handler = new Handler(new Handler.Callback() {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what){
                case 1:
                    showToast((String) msg.obj);
                    break;
            }
            return false;
        }
    });

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Button button = findViewById(R.id.btn_start);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Message message = Message.obtain();
                        message.what = 1;
                        message.obj = "Handler機制";
                        handler.sendMessage(message);
                    }
                }).start();
            }
        });
    }

    private void showToast(String content){
        Toast.makeText(this,content,Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
}

Handler機制

1 最基本的Message

Message兩種創(chuàng)建

  • 直接構(gòu)造
Message message = new Message();
  • 通過obtain()方法
    /**
     * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
     * avoid allocating new objects in many cases.
     */
    public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

注釋很清楚桑驱,從全局池返回一個Message實例,避免在很多情況下分配新對象

很重要的變量

Handler target;
Message next;

這兩個之后會用到

2 handler.sendMessage方法

    public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }

這些相關(guān)的sendMessage方法最終會調(diào)用一個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);
    }

這個方法中將Messagetarget賦值為handler自己缕贡,并調(diào)用了MessageQueue.enqueueMessage方法

3 MessageQueue.enqueueMessage方法

    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;
    }

核心大概這些代碼曙强,其實就是一個單向鏈表

    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        //保證線程安全性
        synchronized (this) {
            
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            //這個消息是第一個或這個消息無需延遲 或 這個消息延遲時間比第一個消息短
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                //把這個消息放到鏈表的頭
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
               
            } else {
                //循環(huán)整個鏈表,直到結(jié)束或這個消息延遲時間比某一個消息短
                // 1. 直到結(jié)束情況:把這個消息放到鏈表的末尾
                // 2.這個消息延遲時間比某一個消息短: prev -> p 改為 prev -> msg -> p
                Message prev;
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
                        break;
                    }
                }
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }
        }
        return true;
    }

本質(zhì)上完成對于把你傳遞的消息跟之前的消息排序

4. Looper的loop方法(循環(huán)消息隊列)

    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();
        }
    }

其實核心就干了一件事msg.target.dispatchMessage(msg);

    public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
 
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
        }
    }

詭異的是這個和我們最開始Handler的實現(xiàn)的回調(diào)方法名并不是一樣的

5.Handler的handleMessage方法

原來最后是由dispatchMessage方法調(diào)用的涎拉,其實也是因為兩種方式來實現(xiàn)handleMessage瑞侮,一種通過匿名接口回調(diào)實現(xiàn),另外一種直接重寫handleMessage

    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

一些疑問

Handler與Looper的關(guān)聯(lián)

    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;
    }

所以的構(gòu)造都會調(diào)用這個鼓拧,在這個里面調(diào)用獲取了mLooper和mQueue

Looper的創(chuàng)建

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

通過ThreadLocal的特性半火,保證每個線程只存在一個Looper對象。

ThreadLocal是一個關(guān)于創(chuàng)建線程局部變量的類季俩。
通常情況下钮糖,我們創(chuàng)建的變量是可以被任何一個線程訪問并修改的。而使用ThreadLocal創(chuàng)建的變量只能被當(dāng)前線程訪問酌住,其他線程則無法訪問和修改店归。

而這個實在ActivityThread(并沒有繼承線程)中被調(diào)用prepareMainLooper方法

public static void main(String[] args) {
        ...
        Looper.prepareMainLooper();
        ...

Handler 為什么可以 post Runnable

其實就是Handler自己幫你把Runnable轉(zhuǎn)換成Message

    private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }

子線程展示Toast報錯的原因

很多人都以為子線程展示Toast是因為不在主線程,其實并不是酪我。

private static class TN extends ITransientNotification.Stub {
...
TN(String packageName, @Nullable Looper looper) {
            ...

            if (looper == null) {
                // Use Looper.myLooper() if looper is not specified.
                looper = Looper.myLooper();
                if (looper == null) {
                    throw new RuntimeException(
                            "Can't toast on a thread that has not called Looper.prepare()");
                }
            }
            mHandler = new Handler(looper, null) {
                @Override
                public void handleMessage(Message msg) {
                    switch (msg.what) {
                        case SHOW: {
                            IBinder token = (IBinder) msg.obj;
                            handleShow(token);
                            break;
                        }
                        case HIDE: {
                            handleHide();
                            // Don't do this in handleHide() because it is also invoked by
                            // handleShow()
                            mNextView = null;
                            break;
                        }
                        case CANCEL: {
                            handleHide();
                            // Don't do this in handleHide() because it is also invoked by
                            // handleShow()
                            mNextView = null;
                            try {
                                getService().cancelToast(mPackageName, TN.this);
                            } catch (RemoteException e) {
                            }
                            break;
                        }
                    }
                }
            };
        }
}

因為Toast需要初始化一個Handler消痛,并且最后的show仍然是在Handler的回調(diào)執(zhí)行的
同理,子線程展示Dialog報錯也是因為這個
如果非要在子線程展示Toast,可以這樣

 class LooperThread extends Thread {
        public Handler mHandler;
  
        public void run() {
           Looper.prepare();
           Toast.makeText(getApplicationContext(),"子線程展示Toast",Toast.LENGTH_SHORT).show();
           Looper.loop();
       }
  }

但是不要這么做都哭,因為Looper會阻塞這個線程

主線程不會因為Looper.loop()里的死循環(huán)卡死

這里涉及線程秩伞,先說說說進程/線程,進程:每個app運行時前首先創(chuàng)建一個進程欺矫,該進程是由Zygote fork出來的纱新,用于承載App上運行的各種Activity/Service等組件。進程對于上層應(yīng)用來說是完全透明的汇陆,這也是google有意為之怒炸,讓App程序都是運行在Android Runtime。大多數(shù)情況一個App就運行在一個進程中毡代,除非在AndroidManifest.xml中配置Android:process屬性阅羹,或通過native代碼fork進程勺疼。
線程:線程對應(yīng)用來說非常常見,比如每次new Thread().start都會創(chuàng)建一個新的線程捏鱼。該線程與App所在進程之間資源共享执庐,從Linux角度來說進程與線程除了是否共享資源外,并沒有本質(zhì)的區(qū)別导梆,都是一個task_struct結(jié)構(gòu)體轨淌,在CPU看來進程或線程無非就是一段可執(zhí)行的代碼,CPU采用CFS調(diào)度算法看尼,保證每個task都盡可能公平的享有CPU時間片递鹉。
有了這么準(zhǔn)備,再說說死循環(huán)問題:
對于線程既然是一段可執(zhí)行的代碼藏斩,當(dāng)可執(zhí)行代碼執(zhí)行完成后躏结,線程生命周期便該終止了,線程退出狰域。而對于主線程媳拴,我們是絕不希望會被運行一段時間,自己就退出兆览,那么如何保證能一直存活呢屈溉?簡單做法就是可執(zhí)行代碼是能一直執(zhí)行下去的,死循環(huán)便能保證不會被退出抬探,例如子巾,binder線程也是采用死循環(huán)的方法,通過循環(huán)方式不同與Binder驅(qū)動進行讀寫操作驶睦,當(dāng)然并非簡單地死循環(huán)砰左,無消息時會休眠匿醒。但這里可能又引發(fā)了另一個問題场航,既然是死循環(huán)又如何去處理其他事務(wù)呢?通過創(chuàng)建新線程的方式廉羔。
真正會卡死主線程的操作是在回調(diào)方法onCreate/onStart/onResume等操作時間過長溉痢,會導(dǎo)致掉幀,甚至發(fā)生ANR憋他,looper.loop本身不會導(dǎo)致應(yīng)用卡死孩饼。
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也就是說looper本身不會,它只是分發(fā)消息竹挡。ANR只是出現(xiàn)在處理消息的時候(也就是我們觸摸屏幕等)

總結(jié)handler機制流程圖

最后整個機制可以用這個流程圖表示


handler機制流程圖.png
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