Handler工作機(jī)制

本文和大家聊聊Handler工作機(jī)制這檔子事因篇。

什么是Handler沪停？

官方定義：

A Handler allows you to send and process Message and Runnable objects associated with a thread's MessageQueue. Each Handler instance is associated with a single thread and that thread's message queue. When you create a new Handler, it is bound to the thread / message queue of the thread that is creating it -- from that point on, it will deliver messages and runnables to that message queue and execute them as they come out of the message queue.

通俗的講，咱們可以把Handler理解為Android中線程與線程間通信的工具约计。

Handler結(jié)構(gòu)圖

Handler如何工作诀拭？

咱們先來通過一個常見的場景，分析Handler是如何工作的煤蚌。

第一步耕挨，咱們創(chuàng)建一個Handler實(shí)例，代碼如下：

public Handler mHandler = new Handler(){
      @Override
      public void handleMessage(Message msg) {
          if(msg.what == GUI_UPDATE_TEXT) {
              String strValue = (String) msg.obj;
              mTextView.setText(strValue);
          }
      }
    };

第二步尉桩，咱們定義一個工作者線程筒占，用來處理一些阻塞操作，代碼如下：

class WorkerThread extends Thread{

        private Handler mHandler;

        public WorkerThread(Handler handler){
            mHandler = handler;
        }

        @Override
        public void run(){
            //do something

            Message msg = mHandler.obtainMessage(GUI_UPDATE_TEXT, strValue);
            mHandler.sendMessage(msg);
        }
    }

第三步蜘犁，執(zhí)行線程赋铝，開始干活，代碼如下：

WorkerThread workerThread = new WorkerThread(mHandler); 
workerThread.start();

第一步中咱們創(chuàng)建了Handler沽瘦，看似很簡單明了的一個操作革骨，其實(shí)Handler背后做了很多工作。

Handler被創(chuàng)建時析恋，需要從當(dāng)前線程中獲取looper良哲，并獲取該looper中的消息隊列(MessageQueue)。代碼段如下：

// Handler源碼
 public Handler(Callback callback, boolean async) {
       ...........
        mLooper = Looper.myLooper(); //獲取當(dāng)前線程的looper
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue; //獲取looper中的消息隊列
        .............
        .............
    }

第二步中線程執(zhí)行完阻塞的事情后助隧，會調(diào)動Handler的sendMessage筑凫，那sendMessage又做了什么呢滑沧？

sendMessage最終會調(diào)用sendMessageAtTime(是所有send方法的終點(diǎn))，sendMessageAtTime將消息(message)加入消息隊列(MessageQueue)中巍实，開始休息傳遞滓技。代碼段如下：

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); //將消息加入消息隊列
    }

到這里，咱們要傳遞的消息已經(jīng)在消息隊列中了棚潦，那是如何通知Handler的handleMessage的呢令漂？

這就要談到looper了，looper中有一個loop()方法丸边，它會一直循環(huán)(不是輪詢)檢查消息隊列中是否有可用的消息叠必，若有可用的消息，則從消息中獲取其所屬的Handler妹窖，并調(diào)用Handler的dispatchMessage纬朝，由dispatchMessage將消息送達(dá)hanndleMessage。

Looper代碼段如下：

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;       
        .................
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // 獲取可用的消息骄呼，此方法是阻塞的
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }
        ...................         
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);//獲取message所屬的Handler共苛，調(diào)用其dispatchMessage
                end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
           ..................
           ...................
            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

Handler代碼段如下：

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

至此，主線程就可以執(zhí)行UI更新蜓萄，結(jié)束消息傳遞工作隅茎。

分析到這里，仍然有一些問題困惑著我們绕德，例如：

Looper是如何與當(dāng)前線程關(guān)聯(lián)？

Handler的延時發(fā)送是如何實(shí)現(xiàn)摊阀？
下面咱們來具體談?wù)?/li>

Looper是如何與當(dāng)前線程關(guān)聯(lián)耻蛇？

眾所周知，Looper的初始化是通過調(diào)用prepare()方法胞此，機(jī)敏的讀者馬上就會意識到臣咖，Looper與線程的關(guān)聯(lián)一定與這個方法有關(guān)系。

沒錯漱牵，但是在講解prepare方法之前夺蛇，咱們先來看看ThreadLocal，因為它才是實(shí)現(xiàn)Looper與線程關(guān)聯(lián)的核心元素酣胀。

ThreadLocal是線程的本地化變量刁赦，即只有擁有它的線程才可以訪問，那它是如何做到這一點(diǎn)的呢闻镶？

ThreadLocal獲取到當(dāng)前線程對象甚脉，從該線程對象中獲得ThreadLocalMap(即以ThreadLocal為key的map)，并將自身放入到這個map铆农，這樣就完成了線程的本地化存儲牺氨，即實(shí)現(xiàn)了只有擁有它的線程才可以訪問。

ThreadLocal代碼段如下：

 public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();//獲取當(dāng)前線程對象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);//從線程對象中獲取ThreadLocalMap
        if (map != null)
            map.set(this, value);//若map中已經(jīng)存在ThreadLocal，則放入自身和值(這里咱們假設(shè)值是Looper)
        else
            createMap(t, value);
}

咱們回到prepare()方法猴凹，該方法中將Looper存入threadlocal夷狰，完成Looper與當(dāng)前線程的關(guān)聯(lián)。Looper代碼段如下：

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));
 }

Handler的延時發(fā)送是如何實(shí)現(xiàn)郊霎？

延時消息發(fā)送的關(guān)鍵在MesaageQueue的enqueueMessage方法沼头，需要延時發(fā)送的消息，在加入消息隊列時歹篓，會根據(jù)當(dāng)前消息的when值對整個消息隊列進(jìn)行升序排序瘫证，當(dāng)when值超時，會被Looper獲取到庄撮，從而完成延時消息的發(fā)送背捌。

when值默認(rèn)是系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在運(yùn)行時間，不包含設(shè)備休眠的時間

下面咱們結(jié)合代碼來看看：

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) {
          ......................
          ......................
                Message prev;
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) { 
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; // 當(dāng)前消息的when < p.when洞斯，就將p放到當(dāng)前消息的后面
                prev.next = msg;
            }
           .....................
           .....................
        }
        return true;
    }

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