Handler机制 流程+源码

前言

  • 在Android中经常使用多线程开发,Handler则是基础,那么本文主要以流程+源码的形式来记录这种机制

Why?

为什么需要Handler?
我们需要切换线程处理UI,是因为ViewRootImpl#checkThread()中会判断创建View的线程是否与修改View的线程为同一个

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

How?

Android中是如何设计的?
使用不同的类协作完成

名称 作用
Message 存储信息数据
MessageQueue 存储Message
Looper 循环/处理消息
Handler 发送和接受消息

流程图

Handler.PNG

结合源码

提前的预备:线程中需要提前创建Looper和MessageQueue
  • 创建Looper的两种方式

Looper.prepare();
Looper.prepareMainLooper();
Looper的构造方法是私有的只允许这两种方式创建

  //普通的创建 Looper.prepare();
  private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        //ThreadLocal封装了一个ThreadLocalMap(key:ThreadLocal<?>,value:Obj)保存线程和Looper的信息 
        //如果获取到了就说明这个线程有对应的Looper对象
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        //将Looper和当前线程信息保存
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

  //主线程创建 Looper.prepareMainLooper(); 
  //在ActivityThread的main方法中
  public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

以上可看出 每个线程都只能对应一个Looper

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

创建Looper的时候就顺带创建了MessageQueue,所以一个线程也只有一个MessageQueue

开始循环等待消息到来

Looper.loop();

public static void loop() {
      //这里就是 final Looper me = sThreadLocal.get();
      //找到此线程对应的Looper
      final Looper me = myLooper();
      //必须创建Looper
      if (me == null) {
          throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
      }
      //获取MessageQueue对象
      final MessageQueue queue = me.mQueue;
      //for循环读取消息
      for (;;) {
          //MessageQueue中有消息就返回 没消息就阻塞
          Message msg = queue.next();
          if (msg == null) {
              return;
          }
          //target是一个handler对象  此处分发了消息
          msg.target.dispatchMessage(msg);
          //回收
          msg.recycleUnchecked();
      }
   }
收到消息后的处理

将消息对接给Handler 即dispatchMessage(Message msg);

public void dispatchMessage(Message msg) {
        // callback不为空,则使用了post(Runnable r)发送消息
        // 执行handleCallback(msg),即回调Runnable对象里复写的run()
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            //若msg.callback属性为空,则使用了sendMessage发送消息
            // 执行handleMessage(msg),即回调复写的handleMessage(msg) 
            handleMessage(msg);
        }
}

Handler的创建

public Handler(Callback callback, boolean async) {
        ...
        //绑定对应的looper、MessageQueue、callback
        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;
}

Handler准备发送Message

发送Message有两种方式 也就是dispatchMessage(Message msg)中用来区分的
1.handler.post(Runnable runnable);
2.handler.sendMessage(Message msg);

  • handler.post(Runnable runnable);
public final boolean post(Runnable r) {
      //先是将runnable封装到Message中再send
      //这里后续 在第二种方式里
     return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

//这里也是把runnable当做一个属性赋值给Message
//之后在dispatchMessage(Message msg)时 根据callback有无判断那种方式
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
      Message m = Message.obtain();
      m.callback = r;
      return m;
}
  • handler.sendMessage(msg);
public final boolean sendMessage(Message msg) {
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
//第一种也是调用这个方法
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
      if (delayMillis < 0) {
          delayMillis = 0;
      }
      return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
 }

//最终调用这个:
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;
        }
        //将消息放入MessageQueue中
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
      //此处将Handler赋值给target
      msg.target = this;   
      if (mAsynchronous) {
          //设置消息异步,异步不会受同步障碍(某些操作会在消息队列引入同步障碍,防止后续消息传递确保无效请求在恢复前得到处理)的约束
          msg.setAsynchronous(true);
      }
      return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
 }
将消息添加到MessageQueue中

MessageQueue.enqueueMessage(Message msg, long when);

 boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        //检查消息是否有对应的Handler
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        //检查消息是否已经被使用过
        if (msg.isInUse()) {
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

        synchronized (this) {
            //是否调用过MessageQueue.quit(boolean safe)方法退出
            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;
            }
            //标记已经使用了
            msg.markInUse();
            //消息目标发送时间 越小优先级越高
            msg.when = when;
            //获取头部消息
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                //插入新的头部,如果阻塞就唤醒消息队列
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                //将消息插入队列中
                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;
            }

            // 消息有同步屏障或者队列中有最早的异步消息 否则不需要唤醒
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

这样就把消息加入到消息队列中了,在这之后就回到前面Looper那边分发给Handler处理
看到这里再回头看看流程图和下面的总结会更好理解一些

注意要点

1.关于内存泄漏

  • 采用静态内部类:static handler = xxx
  • Activity结束时,调用handler.removeCallback()、然后handler设置为null
  • 如果使用到Context等引用,要使用弱引用
    2.MessageQueue其实是单链表数据结构主要是为了提高插入消息、删除消息的效率
    3.一个线程最多只能有一个Looper

总结

Handler机制总结.png

最后

之前看了很多次关于这方面的知识,但总是感觉断断续续,模模糊糊,所以这次做一个小小的总结,留给以后回顾,如果文中如果有什么纰漏欢迎讨论与指出。

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