Android中的handler源码解析(超详细)

Handler是什么?
Android中的异步消息处理机制,使用者可以在不阻塞UI线程的前提下轻松的实现消息管理和发送。

原理:

handler机制中包含4个关键类(下面对源码的解析也是从这4个类入手),Message(消息),MessageQueue(消息队列),Looper(轮询器),Handler(消息发送和接收并处理),简单一句话概括就是:handler负责发送message,将其加入到MessageQueue中,Looper不间断的从MessageQueue中取出消息,并发送给对应的handler实例去处理。

重点:源码解析

有些同学不知道如何去看源码,这就很尴尬了,往往想知道系统里面的源码或者牛逼的开源项目是如何设计的,但是就是不知道如何入手,还有些同学觉得看源码没用,懂得怎么用不就行了吗,非也,懂得如何用那只是招式,可能换个地方换种形式你就不认识了,懂源码,那是心法,知其所以然,才能千变万化!

首先,我们使用的时候是这样的:

Handler handler = new Handler() {
                @Override
                public void handleMessage(Message msg) {
                 //消息处理
                  ·········
                }
            };
Message msg = Message.obtain();
handler.sendMessage(Message msg);

定义一个handler,并重写了他的handleMessage()方法;我们来看看它的构造方法:

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

public Handler(Callback callback) {
    this(callback, false);
}
 
 public Handler(Looper looper) {
    this(looper, null, false);
}

public Handler(Looper looper, Callback callback) {
    this(looper, callback, false);
}

public Handler(Looper looper, Callback callback) {
     this(looper, callback, false);
 }

@hide
public Handler(boolean async) {
     this(null, async);
}

@hide
public Handler(Callback callback, boolean async) {
    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;
 }

@hide
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
     mLooper = looper;
     mQueue = looper.mQueue;
     mCallback = callback;
     mAsynchronous = async;
 }

蒙蔽了,这么多!但是注意,后面三个你都是没法使用的,因为有@hide;
先看空参构造,他直接调用了Handler(Callback callback, boolean async);看看里面做了什么:

  1. 获取looper对象:Looper.myLooper(); 进去可以看到 返回了,sThreadLocal.get();这个是什么玩意?ThreadLocal,他是一个容器,里面封装了一个map,以当前线程的ThreadLocal作为key,以你要存的值作为value,我们这里value就是looper对象,这个容器是专门用来保存线程所特有的变量的,起到了线程间隔离的作用,如果有人想知道,我专门开一篇博客来讲。至于looper是怎么初始化的,客官莫急,下面会讲。
  2. mQueue = mLooper.mQueue;拿到消息队列,这是一个链表结构,注:一个线程对应一个looper,一个looper同样也只有一个queue;
  3. callback这个是handler里面的一个接口,在消息分发的时候会讲到,默认是null,mAsynchronous这个参数表示消息是否是异步消息,默认是false;

接下来看Message.obtain():

public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) { //同步代码块
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;    //sPool是一个静态的Message 引用
                sPool = m.next;       //next也是Message,但是他不是静态的;
                m.next = null;
                m.flags = 0; 
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

obtain()的实现非常有意思,我们知道message其实是复用的,message中有一个方法:recycle(),大家可以去看一下,消息被处理完毕后会调用recycle()方法,将message还原,并将sPool这个赋值为this,也就是当前自己的实例对象,如果sPool是null那么当前没有消息可以复用,直接new出来并返回,如果不是null,那么将当前的sPool返回,那么这个next又是干什么的呢?代码可见,sPool =m.next;将sPool重新赋值,这个m.next就是一条将要处理的消息,也就是说每一个msg里面都有对下一个将要处理的消息的引用,这样,sPool被赋值了,下次再执行obtain()的时候,sPool指向的其实是另外一个Message实例了,至于next如何赋值,稍后在MessageQueue中详细解析。

Message拿到了,开始发消息吧,sendMessage(Message msg);

public final boolean sendMessage(Message msg){
    return sendMessageDelayed(msg, 0);   //直接调用sendMessageDelayed方法
}

通过源码,一层一层往下找,发现:sendMessage ——> sendMessageDelayed ——>sendMessageAtTime

  public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
  //此方法才是真正发消息
        MessageQueue queue = mQueue;    //先拿消息队列
        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;      //重点:this表示的是当前的handler实例,每个message都会记录发送它的那个handler
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);      //这里调用了messageQueue的方法;
    }
重点:为什么msg要保存handler的引用呢?

我们都知道,handler机制消息处理,哪一个handler实例发出的消息,那么那一个handler就负责处理这个消息,这里的msg.target = this; 作用就在这,用来记住谁将msg发出来,等到处理的时候谁就来处理。

接着分析,handler最后调用了queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
我们来看看这个方法:(比较多,我精简了一下,留下重要的部分)

    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;//当前将要被处理的msg
            boolean needWake;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                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; 
                prev.next = msg;
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

mMessages是即将要处理的message,先看第一个if最有一个条件,when<p.when,这个when是什么呢,它是一个时间毫秒值,when = 发送消息的那一刻的时间+delytime(延后的时间);表示这个msg将要在什么时刻可以被处理,when越小,越要被有先处理,所以,if判断新来的msg是否优先级比当前即将要被处理的高,如果是,那么将此消息放在第一位(mMessages = msg),并且还做了另外一件事,msg.next = p; p下一个要处理的msg,else里面道理也是一样的,for循环比较

重点又来了! Looper!
上面留下了一个问题,Looper是怎么初始化的呢,app中的通信,UI的刷新,都需要依赖handler,那么,我们就猜想,Looper在app启动的时候就已经开始创建并初始化了,那么我们去源码中找 ActivityThread main()方法 ;

public static void main(String[] args) {
        ````````
        Looper.prepareMainLooper();    //在这里!

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);
        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }
        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }
        Looper.loop();  //还有这里
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

果然,在主线程启动的时候就已经启动了Looper并调用了,prepareMainLooper()和loop();接着去looper里面看看:

public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

 private static void prepare(boolean quitAllowed) {
  //判断looper是否是null如果是,就创建,并将其存到ThreadLocal中,上面说的handler中的looper就是从ThreadLocal中取出来的;
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

    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;

        Binder.clearCallingIdentity();   //这里大家不用管,我个人理解是对进程的校验,有知道的同学也可以留言告诉我。
        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;
            }

            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            final long traceTag = me.mTraceTag;
            if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);    //分发消息
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }

            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }
            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();      //消息的回收
        }
    }

三个方法,prepareMainLooper()其实内部调用了prepare(false);这个boolean参数是什么意思呢,意识就是不允许messageQueue退出,这个参数会在构建Queue的时候传递进去,因为主线程的消息队列只有在应用退出的时候才允许退出,否则······没有否则,消息机制都没了,还怎么玩!
prepare()方法创建了一个looper,但是looper并没有启动,启动的方法是下面的loop();loop()有一个for(;;),死循环,里面做的工作就是一直取消息,并处理,然后recycleUnchecked()复用。这个时候looper就启动起来了,只要你的应用还在运行,他就会一直在。looper拿到消息后会通过msg.target.dispatchMessage(msg); 将消息发出来给handler处理,这里的msg.target不就是我们发消息的时候初始化的handler吗?(篇幅有点长,不记得可以往上翻)

继续看,又到重点了

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

通过一系列判断,来处理消息,如下:

  1. 判断msg.callback是不是null,如果不是,那么就给这个callback处理,这个callback是message中的一个Runnable;Message.obtain()其实是有其他参数的方法的,其中有一个是obtain(Handler h, Runnable callback);如果你用了这个,那么消息就会在你实现的Runnable中接收到处理的回调;
  2. 第二个是判断handler内部的callback是不是null,如果不是null,就让他去处理,这里的Callback可不是Runnable了,他是一个interface,里面定义了一个handleMessage(Message msg);方法,这个怎么实现呢?handler类里同样有Handler(Callback callback)构造方法
  3. 最后才轮到handler类里的方法handleMessage来处理消息。也就是我们在开始写的那个简单的handler使用方法。
结语:本文从使用过程为主线,来分析Handler原理,文中含有大量篇幅的源码,也比较详细,网上其他的博客也很多,但是讲的都比较粗糙,讲解的流程也不容易理解,无法串联起来,希望通过这篇博客能让大家完全理解Handler机制,若有错误的地方,欢迎指正!
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