android-Handler源码解析

前言
Android跨进程通信常用Binder,同进程内线程切换使用handler,理解handler原理，有助于我们理解Android消息机制。

首先提出问题

handler与loop的关系，一个线程能否创建多个handler
loop一直循环为什么不会卡死
handler的内存泄漏原因，继承handler不会发生内存泄漏

查看Handler的api我们可以看到，Handler主要为我提供了两个大体的作用

post相关方法，如post(Runnable) postAtTime(Runnable,long)等
send相关方法，如sendEmptyMessage(int) sendMessages(Message)等

第一个我们常用在App的启动页等待跳转上，第二个常用在子线程给主线程发送消息上。但这两个都与线程有关系，其实我们可以看出，handler。
那我想从post(Runnable)方法和sendMessage(Message)看看Handler是这么工作的。

首先我们看看我们常用的两个方法

new Handler().post(new Runnable() {    @Override    public void run() {    }});

Handler handler=new Handler(){    @Override    public void handleMessage(Message msg) {        super.handleMessage(msg);    }};handler.sendMessage(new Message());

现在我们开始跟踪Hanler的源码，看看怎么执行到Runnable的run方法，以及发送消息后怎么接收到消息的回调，以及涉及到的其他相关类和解释前面提到的问题，这里我使用的是API 26: Android 8.0 (Oreo)的源码进行查看。

首先看看Handler的构造方法。调用Looper.myLooper()得到mLooper，这里我们知道Handler是创建在主线程的，因为我们也没有开子线程去new Handler,并且Looper.myLooper()进入里面看也是有说到获取的是此线程的当前线程值，也就是mainThread的Looper,mainThread的Looper什么时候创建我们后面讲。

public Handler() {    this(null, false);}

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();  //首先就得到了一个 Looper对象    if (mLooper == null) {        throw new RuntimeException(            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");    }    mQueue = mLooper.mQueue;    mCallback = callback; // 不设置 callback就为空     mAsynchronous = async;}

首先点击post()方法，会进入到Handler类的354行，会看到post()方法又调用了sendMessageDelayed()方法，其中使用出传过来的参数Runnable调用了getPostMessage()方法返回一个Message对象，这里就涉及到了相关类Message类，接着我们继续看。

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

private static Message getPostMessage(Runnable r) {    Message m = Message.obtain();    m.callback = r;    return m;}```java方法`sendMessageDelayed()`后面又调用了`sendMessageAtTime()`,在sendMessageAtTime方法里面我们又看到了一个新的相关类`MessageQueue`类,并且已经存在一个对象`mQueue赋值给了MessageQueue`,最后调用了`enqueueMessage()`方法，使用`MessageQueue`的`enqueueMessage()`方法添加了一个`message`,那接下来我们就看看Message类和MessageQueue类都有些什么关键的点。```javapublic boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {    MessageQueue queue = mQueue;// 创建 Handler的时候就获取了messageQueue    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(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {    msg.target = this;    if (mAsynchronous) {        msg.setAsynchronous(true);    }    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}

Message类
下面是Message类的部分内容，首先我们看到

Message类实现序列化Parcelable接口，也就是说Message可以在不同进程之间传递
Message可以使用Bundle添加数据，可传递对象
Message具有Handler的引用，在前面Handler类的enqueueMessage()方法中，就会有msg.target=this,将当前Handler赋值给要添加的Message,也就是为每一个Message添加一个Handler的引用，这个很重要，到最后每一个Message 是要分发到对应的Handler中的，就是靠Message所携带的对应HandlerRunnable
Runnable 其实是一个callback,这个也在Handler类的getPostMessage()中进行了赋值，后面发送消息的时候也会用到根据判断Message的callback来判断调用哪一个回调方法。
obtain其实是建议我们不要使用Message的构造方法去创建对象，而是使用obtain得到一个message对象

public final class Message implements Parcelable {Bundle data;// 103行Handler target;//105行Runnable callback;//107行 Message next;//110行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();}}

MessageQueue类

首先我们要知道MessageQueue是一个容器，用于存放和取出Message，那对于这个类我们也就重点看看存和取两个方法，下面这个方法就是在handler类中MessageQueue最后调用的存的方法。

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {    if (msg.target == null) {    // 1首先 如果当前message没有对应的Handler，和下面已经在使用 就会异常        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");    }    if (msg.isInUse()) {        throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");    }    synchronized (this) { // 2 添加消息的时候是一个同步方法        if (mQuitting) {  // 3 如果已经退出，再加入就异常            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();  // 4  标记为正在被使用        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.  5  当为空的时候读取消息是阻塞的， 添加新消息，并唤醒            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.            //6  msg.isAsynchronous() 如果是异步的就返回true   mBlocked为true则有屏障，  如果是异步并且有屏障，就唤醒。关于             needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();            Message prev;            for (;;) {  //         //7这个时候p 是不为空的，这里可以看出Message类是一个单向链表，而MessageQueue则引用了这个链表，并且在这个链表里面出面做插入和取出等操作                prev = p;                  p = p.next;                if (p == null || when < p.when) { // 8加入链表的时候按时间顺序从小到大排序                    break;                }                if (needWake && p.isAsynchronous()) { //9 然后判读是否需要唤醒                    needWake = false;                }            }            msg.next = p; // invariant: p == prev.next            prev.next = msg;        }        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.        if (needWake) {  // 10 唤醒之前等待的线程            nativeWake(mPtr);        }    }    return true;}

接下来就是取的时候,获取Messag由另一个类叫Loop类完成，后面在流程再往后走的时候再介绍。

Message next() {    // Return here if the message loop has already quit and been disposed.    // This can happen if the application tries to restart a looper after quit    // which is not supported.    final long ptr = mPtr;    if (ptr == 0) {        return null;    }    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration    int nextPollTimeoutMillis = 0;    for (;;) {        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {            Binder.flushPendingCommands();        }        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);        synchronized (this) {            // Try to retrieve the next message.  Return if found.            final long now = SystemClock.uptimeMillis();            Message prevMsg = null;            Message msg = mMessages;  //1 mMessages 是链表的头结点            if (msg != null && msg.target == null) {  //2 如果Messages 不为空，并且target为空， 说明它是一个屏障，需要一直往后遍历找到第一个异步的消息                  // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.                do {                    prevMsg = msg;                    msg = msg.next;                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());            }            if (msg != null) {                if (now < msg.when) { // 3 如果这个消息还没有到时间，就设置一个时间再处理                     // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);                } else {                    // Got a message.                    mBlocked = false;                      if (prevMsg != null) {  //4 获取消息，将链表头结点后移一位                        prevMsg.next = msg.next;                    } else {                        mMessages = msg.next;                       }                    msg.next = null;                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);                    msg.markInUse();  // 5 标记为在使用                     return msg;                }            } else {                // No more messages.                nextPollTimeoutMillis = -1;            }            // Process the quit message now that all pending messages have been handled.            if (mQuitting) {                dispose();                return null;            }            // If first time idle, then get the number of idlers to run.            // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message            // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.            if (pendingIdleHandlerCount < 0                    && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {                pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();            }            if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {                // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.                mBlocked = true;                continue;            }            if (mPendingIdleHandlers == null) {                mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];            }            mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);        }        // Run the idle handlers.        // We only ever reach this code block during the first iteration.        for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {            final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];            mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler            boolean keep = false;            try {                keep = idler.queueIdle();            } catch (Throwable t) {                Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);            }            if (!keep) {                synchronized (this) {                    mIdleHandlers.remove(idler);                }            }        }        // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.        //将空闲处理程序计数重置为0，不会再次运行           pendingIdleHandlerCount = 0;        // While calling an idle handler, a new message could have been delivered        // so go back and look again for a pending message without waiting.        //在调用空闲处理程序时，可能已经传递了一个新消息，因此可以返回并再次查找挂起的消息，而不必等待                    nextPollTimeoutMillis = 0;    }}

再回到前面讲到的Handler调用的enqueueMessage(),到这里算是知道，Message是添加到了MessageQueue的消息队列，那什么时候又回调到Handler的，那就要涉及到另一个类Loop类,在源码MessageQueue的上面我们可以看到说明，可以使用Looper.myQueue()来检索MessageQueue那就先看看Looper类。

下面是Looper类的部分源码

public final class Looper {static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.classfinal MessageQueue mQueue;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));// 创建一个 looper }private Looper(boolean quitAllowed) {    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);    mThread = Thread.currentThread();  // 返回对当前正在执行的线程对象的引用,也就是 mainThread 主线程 }public static void prepareMainLooper() {    prepare(false);    synchronized (Looper.class) {        if (sMainLooper != null) {            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");        }        sMainLooper = myLooper();    }}}public static void loop() {    final Looper me = myLooper(); // 1 从ThreadLocal中获取到当前 Looper     if (me == null) {        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");    }    final MessageQueue queue = me.mQueue;// 2. 从Looper 中获取MessageQueue    // 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(); // 3 这里就是我们之前分析的从messageQueue中得到一个Message         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);// 4 到这里可以看到 调用了message对于的target的dispatchMessage方法，就是Handler回调的方法            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();    }}

上面loop()方法讲的只是Looper的一个循环方法，那我们并没有看到Looper在哪里调用了这个方法。这里就要说到android的主线程ActivityThread,在主线程的入口方法main中，可以看到这样的代码

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

看到这里是个不是很熟悉，我们看到了在ActivityThread中调用了 Looper的 prepareMainLooper()和loop方法， prepareMainLooper接着调用了prepare(),接着创建一个Looper ，并且Looper的构造方法中创建了MessageQueue保存在当前MessageQueue中，并且返回，当前正在执行的线程对象的引用，也就是主线程mainThread.

在这里可以知道，Looper 对象是在主线程ActivityThread 中创建的，并且同时在构造函数中创建了MessageQueue并与当前创建Looper对象的线程相绑定，也就是说每一个主线程都有一个Looper对象，每一个looper对象都有一个MessageQueue;

我们回去看Looper对象的loop()方法，在loop()方法的循环中，我们看到得到的message调用了对应的handler的dispatchMessage() ，message的handler是在 handler类的enqueueMessage()方法中设置的，那我们继续看handler的dispatchMessage()

public void dispatchMessage(Message msg) {    if (msg.callback != null) {          handleCallback(msg); // 调用 callback的run方法，callback就是 Handler类中getPostMessage()方法设置的Runnable对象，    } else {        if (mCallback != null) {            if (mCallback.handleMessage(msg)) {  //创建handler时候 设置了就调用设置的了，没有就直接调用handleMessage()方法                return;            }        }        handleMessage(msg);    }}

private static void handleCallback(Message message) {    message.callback.run();}

public void handleMessage(Message msg) {}

到这里从消息的发送到接收我们都走了一遍，下面再简单梳理一下

在主线程中使用的Looper是在MainThread中创建的
在主线程中创建handler的时候就获取了早已创建好的Looper，并且根据Looper获取了对应的MessageQueue
Message 的 target Handler 是在enqueueMessage（）方法中设置的
MessageQueue是在创建Looper的时候构造方法中创建的
Looper的消息循环是一个死循环，但是并不会特别消耗CPU资源，这里涉及到Linux 的pipe/epoll机制，就是在主线的MessageQueue没有消息的时候，便会阻塞在loop的queue.next的nativePollOnce方法里，此时主线程会释放cup资源进入休眠状态。

当进入休眠状态后，还能跟新UI?
这里要知道，ActivityThread中有一个继承Hanler的类H,就在ActivityThread中，并且ActivityThread并不是一个正在的线程，真正的主线程是 ApplicationThread, 具体去看ApplicationThread中的

ActivityThread thread = new ActivityThread();        thread.attach(false);

final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();

在 thread.attach(false);方法中会引用到mAppThread，就是ApplicationThread的实例化对象

ApplicationThread中有很多sendMessage()方法, 发送消息后Looper循环，然后ApplicationThread.H根据收到的消息处理不同任务，比如调用Activity的生命周期方法

接下来说说最开始提到的几个问题

Handler 与looper的关系，这里要说到当前线程，Hansler的创建都是在线程中完成的，不管是主线程还是子线程，平常我们在UI线程中创建Handler,然后发送消息，那我们可以创建几个Handler ？我们是可以创建多个handler的，UI线程并没有在多创建的时候报错，创建的多个handler的时候获取的是当前线程的Looper,并且当创建Handler 获取的当前线程的Looper为空的时候会报错：Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare() ，可以看到创建Handler的时候必须先调用 Looper.prepare()方法，并且要在handler 创建完成后调用Looper.loop()方法来完成消息循环。所以一个线程是可以创建多个Handler的，但只能创建一个Lopper, handler与Looper是多对一的关系。
Looper一直循环为什么不会卡死
关于handler的内存泄漏，

这个Handler的分析到这里就结束了，其实里面还有几个知识点需要去理解

Activity的启动过程
Binder 这个是我一直不敢去看的，总觉得太复杂
ThreadLocal

handler的详细分析
https://blog.csdn.net/qian520ao/article/details/78262289

关于内存泄漏
https://www.cnblogs.com/xujian2014/p/5025650.html
android 源码
https://www.androidos.net.cn/sourcecode

https://blog.csdn.net/andywuchuanlong/article/details/48179165
MessageQueue 的本地方法详解
https://www.sohu.com/a/145311556_675634
Handler的详细分析
https://blog.csdn.net/u010983881/article/details/76682169

https://blog.csdn.net/c10wtiybq1ye3/article/details/80809708

更多相关文章

随机推荐