Handler的那些事

Handler的那些事

  1. 相关的类:Handler、Looper、Message、MessageQueue、AsyncTask、FetureTask、SerieExctor、IntentService
  2. Handler最大的作用就是线程间通讯,使得多个线程的数据(前提是同一个进程,这是默认条件,后续不再提及),汇集到一个统一的地方来处理,其机制是大体来说,在任意线程中产生的数据,通过某种方式加入到全局唯一的消息队列(MessageQueue),而在处理中心的线程,有一个永动机Looper,不断的轮询MessageQueue,获取队列中的Message。

初始化

首先来关注Looper,Looper的初始化,是在android.app.ActivityThread的main方法中可以看到它初始化的过程:

public static void main(String[] args) {
    ...

    Looper.prepareMainLooper();
    ...
    Looper.loop();

    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

Looper.prepareMainLooper()就是初始化了全局唯一的sMainLooper:

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

监听待处理的Message消息

随后,执行到Looper.loop();而在其后,程序竟然也就终了,真可以说,Looper的执行时间,也就是程序执行的时间了,接下来看看这个神奇的方法:

public static void loop() {
    ...
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        ...
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        ...
    }
}

很明显,这是一个阻塞式的无限循环,阻塞处就是queue.next();

拿到消息后的分发处理

而当拿到Message对象后,会调用其target的dispatchMessage方法,这个target其实就是Handler,也就是说这里会执行到Handler的dispatchMessage方法,再跟进:

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

这里可以发现,Message的callback,拥有最先的处理权;其次是Handler的mCallback;最后才是handleMessage方法,这也是我们定义Handler时常常复写的方法,用来实现收到消息后的处理逻辑,该方法能执行取决于两个条件:Message没有自己的callback,并且Handler的mCallback为空或者mCallback的handleMessage方法返回false(这也是Handler的消息拦截机制,在这里我们可以做一些msg的过滤)。
看到这里大家可能有点奇怪,窝草,什么鬼,你Message好容易发过来,让我Handler逮着了,结果你自己的callback又抢走了执行权,逗哥玩呢?
呵呵,可能还是源码看少了啊,还记不记得Handler了一个常规用法,就是在子线程里面我们要更新ui的经典写法:mHandler.post(new Runnable(){...}),跟下源码我们会发现,这个Runnable会被包装成一个Message对象,然后post到主线程,于是在上面dispatchMessage的逻辑中,执行我们定义在这个Ruannable的run方法里的逻辑,通过这么一圈绕,实现了在mHandler定义的线程执行run里的方法...嗯,确实绕,但就是这么个原理了。

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;
}

接着聊,还有第二处理优先权的Handler中的mCallback,它只在Handler构造中被初始化,并且是final的,上面有说到这是Handler消息的一种过滤机制。于是创建Handler时有两种等价的写法:

Handler myHandler1 = new Handler(){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        ...
        super.handleMessage(msg);
    }
};

Handler myHandler2 = new Handler(new Handler.Callback() {
    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        ...
        return false;
    }
});

好了,消息Message的处理流程大致上说完了,接下来聊聊Message的发送流程。

消息发送-Message对象获取

Message可以直接通过new关键字来创建对象,但是更推荐使用Message.obtain()的方式,包括myHandler.obtainMessage()都是一样的,这里使用了消息池(message pool)来管理消息,来看源码:

Handler类中:

public final Message obtainMessage(){
    return Message.obtain(this);
}

Message类中:

public static Message obtain(Handler h) {
    Message m = obtain();
    m.target = h;

    return m;
}
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();
}

消息发送-添加消息到消息列表

Handler的一堆post方法,无论是Runnable,还是EmptyMessage,最终都是得到一个Message对象,然后通过enqueueMessage方法,将其加入到MessageQueue中:
Handler类:

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

MessageQueue:

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    ...
    synchronized (this) {
        ...
        msg.markInUse();
        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.
            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.
            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;
}

这里的代码比较高能,我们发现他并没有用一个列表或者队列的数据结构来维护,而是用mMessages来表示当前等待处理的Message,每一个Message的实例中指定了他的后继节点Message,以此来环环相扣形成一个Message的链表,enqueueMessage方法的核心逻辑就是通过比对Message的when值,从小到大排序,把需要添加进队列的Message安排到正确的位置。

消息发送撤回机制

我们知道Handler发送的延时消息是可以取消撤回的,他提供了removeXXX系列api来做这个事,最终都是调用MessageQueue的removeXXX方法:

public final void removeCallbacks(Runnable r){
    mQueue.removeMessages(this, r, null);
}
public final void removeMessages(int what) {
    mQueue.removeMessages(this, what, null);
}
...

MessageQueue类:

void removeCallbacksAndMessages(Handler h, Object object) {
    ...
    synchronized (this) {
        Message p = mMessages;

        // Remove all messages at front.
        while (p != null && p.target == h
                && (object == null || p.obj == object)) {
            Message n = p.next;
            mMessages = n;
            p.recycleUnchecked();
            p = n;
        }

        // Remove all messages after front.
        while (p != null) {
            Message n = p.next;
            if (n != null) {
                if (n.target == h && (object == null || n.obj == object)) {
                    Message nn = n.next;
                    n.recycleUnchecked();
                    p.next = nn;
                    continue;
                }
            }
            p = n;
        }
    }
}

可以看到,这是与添加进队列类似的处理手法,都是遍历待处理的Message链表,符合移除条件的Message对象,都会执行recycleUnchecked()清理,这些对象并不会被销毁,而是清理完毕后进入消息池等待复用:

void recycleUnchecked() {
    // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
    // Clear out all other details.
    flags = FLAG_IN_USE;
    what = 0;
    arg1 = 0;
    arg2 = 0;
    obj = null;
    replyTo = null;
    sendingUid = -1;
    when = 0;
    target = null;
    callback = null;
    data = null;

    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
            next = sPool;
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        }
    }
}
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