Handler机制总结

Handler是Android提供用于更新ui的一套机制,也是整个Android应用程序消息处理的机制。Android在设计的时候,封装了一套消息创建,传递,处理机制,如果不遵循这套机制就不能更新ui,会抛出异常信息。有的同学觉得Hander就一个线程切换发消息的作用,而且早就被取代了,没必要学了。其实不然,Handler尤为重要。

Handler的设计是源于生活的,就好像我们城市的人每天上下班。地上的人上班做公交,但是公交运载能力有限,那么一部分已就需要下地铁去乘地铁,乘完了地铁再上去。那么对应我们Android程序就是主线程处理任务能力有限,因为需要在较短的时间内去响应用户,需要将一部分耗时的任务转入地下(即子线程)。等子线程处理完成,需要将处理的结果再次运送到地上(即主线程),那么这个送上送下的地铁电梯传输,就是Handler来做管理。

理解工作原理


Looper就像传送带传送消息,handler通过send/post方法,将货物送上传送带,这些货物就是message,排成messageQueue。当Looper.loop()调用,就是给传送带插上了电,无休止地转动,当传送到那一头了,就通过handler.dispatch()方法传递给需要货物的地方。

源码过程

首先,当Handler调用sendMessage/post时,都会去调用sendMessageAtTime()方法,或许延时,或许不延时,然后调用enqueueMessage(),里面调用的是queue.enqueueMessage()。

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

    public final boolean post(@NonNull Runnable r) {
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }

    public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }

    public boolean sendMessageAtTime(@NonNull 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);
    }

    private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
            long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

MessageQueue中的enqueueMessage就是让message放入到消息队列中。

    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {

        synchronized (this) {
                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;
    }

消息队列里有消息了,那么谁来取呢?怎么呢?那就要从Looper.loop()方法里面找了。

loop()方法省略版代码:

    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(); // 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);
            }
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                if (observer != null) {
                    observer.messageDispatched(token, msg);
                }
                dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            } catch (Exception exception) {
              
            }
            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

在loop()方法中执行 for (;;) {}无限死循环,在这个死循环中持续调用queue.next(),不断检测messageQueue是否有message插入队列,若有即调用了msg.target.dispatchMessage(msg),这个target即为发送msg的target。如果什么时候取到的消息为null就说明消息队列调用了quit()或被释放,此时loop()里面死循环就return掉了。

再进入handler的dispatchMessage方法中,最后调用了handleMessage()这个接口方法,即可在任意需要的地方进行回调获取到这个msg。

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

    public interface Callback {
        boolean handleMessage(@NonNull Message msg);
    }
    
    /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
    }

至此,handler传送消息的整个流程就走完了。

关于Handler消息处理过程总结:

1、首先Looper.prepare()在本线程中保存一个Looper实例,然后该实例中保存一个MessageQueue对象;因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次,所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个。

2.handler调用sendMessage,再调用messageQueue.enqueueMessage将消息插入到消息队列。

3、Looper.loop()会让当前线程进入一个无限循环,不断从MessageQueue消息队列中使用queue.next()读取消息,获取非空的消息后回调msg.target.dispatchMessage(msg)方法。最终调用的是handler的handleMessage()回调方法。

其他代码:

    public Handler(@Nullable 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 " + Thread.currentThread()
                        + " that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

Handler的构造函数,在构造函数中初始化了一个Looper 和 MessageQueue。

Looper调用prepare,创建了一个looper,保存到了sThreadLocal对象中,然后调用myLooper() 从sThreadLocal对象中获取looper。

public static void prepare() {
        prepare(true);
    }

    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));
    }

    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

ThreadLocal中get()与set()方法:

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

通过Thread.currentThread()获取当前线程,从当前线程获取线程的threadLocals属性,它是一个ThreadLocal.ThreadLocalMap对象,然后从该对象中存取元素。

通过Looper.prepare()创建的looper是保存在当前线程的threadLocals中,不同线程调用Looper.prepare()创建looper会将looper对象保存在对应的线程当中,保证了不同线程之前的looper实例单独保存,互不影响。

looper调用prepare的时候,创建Looper对象,在构造方法里创建了MessageQueue对象,并保存在looper中,也是单独一份。

    private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }
手写Handler实现:

手写Handler机制,主要需要实现四个类,Handler、Looper、Message、MessageQueue。

1.先定义好Message类代码,设置Message属性以及回收复用。

public final class Message {

    /**
     * Message类处理静态 message 消息池缓存
     */
    private static LinkedList<Message> cache;
    /**
     * 缓存池大小
     */
    private static final int CACHE_SIZE = 30;
    public Runnable callback;

    static {
        cache = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < CACHE_SIZE; i++) {
            cache.addLast(new Message());
        }
    }

    public String what;
    public long when;
    public Object arg1;
    public Object arg2;
    public Handler target;

    /**
     * 获取缓存池消息,不为空从缓存池中取,否则新创建Message
     *
     * @return
     */
    public static Message obtain() {
        if (!cache.isEmpty()) {
            return cache.removeFirst();
        }

        return new Message();
    }

    /**
     * 消息使用完之后添加入缓存池,并且将所持有属性清空
     */
    public static void addCache(Message message) {
        if (message == null) return;

        if (cache.size() >= CACHE_SIZE) return;

        message.when = 0;
        message.what = null;
        message.arg1 = null;
        message.arg2 = null;
        message.target = null;
    }
}

2.Handler类代码,持有looper,并定义好send/post方法。

public class Handler {
    private Looper mLooper;

    public Handler() {
        this.mLooper = Looper.getMainLooper();
    }

    public void sendMessage(Message message) {
        message.when = System.currentTimeMillis();
        message.target = this;
        mLooper.getmQueue().enqueueMessage(message);
    }

    public void post(Runnable runnable) {
        Message message = Message.obtain();
        message.callback = runnable;
        message.when = 0;
        message.what = null;
        sendMessage(message);
    }

    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) { //postMessage类型
            msg.callback.run();
        } else {
            msg.target.handleMessage(msg);  //sendMessage类型
        }
    }

    public void handleMessage(Message msg) {

    }

    public Looper getLooper() {
        return mLooper;
    }

    public void setLooper(Looper looper) {
        mLooper = looper;
    }
}
  1. MessageQueue类,定义好Node节点,并处理完善消息入队,出队逻辑。
public class MessageQueue {

    /**
     * 队列大小
     */
    private int size;
    /**
     * 队列头节点
     */
    private Node head;
    /**
     * 队列尾节点
     */
    private Node tail;

    public MessageQueue() {
        size = 0;
        head = null;
        tail = null;
    }

    /**
     * 消息队列的有序队列
     */
    private static class Node {
        Node pre;
        Node next;
        Message message;

        public Node(Message message) {
            this.message = message;
        }
    }

    private boolean insertToLinkTail(Node node) {
        if (head == null) {
            head = tail = node;
            return true;
        }

        Node p = head;
        while (p != null) {
            if (p.message.when > node.message.when) {
                break;
            }
            p = p.next;
        }
        if (p == head) {
            //头部
            p.pre = node;
            node.next = p;
            head = node;
            return true;
        } else if (p == null) {
            //尾部
            tail.next = node;
            node.pre = tail;
            tail = node;
            return true;
        } else {
            //中间
            Node pre = p.pre;
            pre.next = node;
            node.next = p;
            node.pre = pre;
            p.pre = node;
            return true;
        }
    }

    /**
     * 每次获取头结点
     * @return
     */
    private Node removeFromLinkHead() {
        if (head == null) return null;

        Node p = head;
        Node newHead = head.next;  //第二个节点
        if (newHead == null) {
            head = tail = null;  //将唯一节点取完,头尾节点为空
        } else {
            newHead.pre = null;
            head = newHead; //取出头节点,newHead成新的头节点
        }
        return p;
    }

    /**
     * 添加消息到 MessageQueue 中
     * @param message
     * @return
     */
    public boolean enqueueMessage(Message message) {
        synchronized (this) {
            if (insertToLinkTail(new Node(message))) {
                size++;
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 取出头节点并返回message
     * @return
     */
    public Message next() {
        synchronized (this) {
            Node node = removeFromLinkHead();
            if (node == null) {
                return null;
            }
            size--;
            return node.message;
        }
    }

    public int getSize() {
        synchronized (this) {
            return size;
        }
    }
}

4.Looper类,Looper持有MessageQueue,调prepare创建looper,调loop在循环中取消息。

public class Looper {

    public static ThreadLocal<Looper> threadLocal;
    private MessageQueue mQueue;
    private volatile boolean nativeEpoll = false;

    private static Looper mMainLooper;

    static {
        threadLocal = new ThreadLocal<>();
    }

    private Looper() {
        mQueue = new MessageQueue();
    }

    public static Looper getLooper() {
        return threadLocal.get();
    }

    public static Looper getMainLooper() {
        return mMainLooper;
    }

    public MessageQueue getmQueue() {
        return mQueue;
    }

    public static void prepare() {
        if (threadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }

        threadLocal.set(new Looper());
    }

    public static void prepareMain() {
        prepare();
        mMainLooper = getLooper();
    }

    public static void loop() {
        final Looper me = threadLocal.get();
        if (me == null) {
            throw new Error("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }

        MessageQueue queue = me.mQueue;

        for(;;) {
            //取出消息进行分发
            Message message = queue.next();
            if (message != null) {
                try {
                    message.target.dispatchMessage(message);
                    //处理完消息,放入缓存池中
                    Message.addCache(message);
                } catch (Exception exception) {

                }
            }

            //退出循环取消息
            if (me.nativeEpoll) {
                return;
            }
        }
    }

    public void setNativeEpoll() {
        nativeEpoll = true;
    }

}

执行测试:

object HandlerTest {
    fun handleMessage() {
        Looper.prepareMain()

        val handler: Handler = object: Handler() {
            override fun handleMessage(message: Message?) {
                message?.let {
                    if (message.callback != null) {
                        message.callback.run() //如果是post类型,执行runnable的run方法
                    } else {
                        println("收到what: " + it.what + "收到arg1" + it.arg1 + "收到arg2" + it.arg2)
                    }
                }
            }
        }

        Thread {
            handler.sendMessage(Message.obtain().apply {
                what = "这里what数据"
                arg1 = "这是arg1数据"
                arg2 = "这是arg2数据"
            })

            handler.sendMessage(Message.obtain().apply {
                what = "再发送what数据"
                arg1 = "再发送arg1数据"
                arg2 = "再发送arg2数据"
            })

            Thread.sleep(4000)

            handler.post(Runnable {
                println("执行了handler post任务")
            })

            Looper.getMainLooper().setNativeEpoll()  //停止循环获取消息
        }.start()

        Looper.loop()
    }
}

调用测试

     HandlerTest.handleMessage()

打印:

收到what: 这里what数据收到arg1这是arg1数据收到arg2这是arg2数据
收到what: 再发送what数据收到arg1再发送arg1数据收到arg2再发送arg2数据
执行了handler post任务

参考:
https://www.jianshu.com/p/9564c5d4a64e

Github 代码地址:

https://github.com/running-libo/JavaPrinciples

最后编辑于
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  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
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  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
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  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
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  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
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  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
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  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
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  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
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  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
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  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
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