Handler、Looper、message、MessageQueue源码解析

最近在写一篇内存泄漏的博客,还在完善中,其中写到handler引起的内存泄漏,发现对Handler了解太过狭隘,于是百度搜索大神对Handler的剖析,打算站在他们的肩膀上领略一下Handler相关的源码。废话不多说,赶紧上代码。

参考链接:https://halfstackdeveloper.github.io/2016/08/31/Android-Handler-%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%88%86%E6%9E%90/

https://www.zhihu.com/question/34652589

http://blog.csdn.net/sdkfjksf/article/details/52777722

深入源码

Handler的使用

先来回想一下我们平时都是怎么使用Handler的。

step1:初始化一个Handler对象,重写其handleMessage()方法:

Handler mHandler=new Handler() {

@Override

public void handleMessage(Message msg){

//todo

}

};

step2:发送消息通知Handler处理:

Message msg=mHandler.obtainMessage();

msg.what=0;

mHandler.sendMessage(msg);

我们经常会在主线程中进行step1操作,而在子线程中通过setp2来与主现场通信,如执行UI操作。那么Handler究竟是如何做到线程之间通信的呢?故事要从一个叫Looper的家伙说起。

Looper是什么

在Android中,对于每一个线程,都可以创建一个Looper对象(最多一个!)和多个Handler。

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));

}

Looper就像一个消息泵,源源不断的从消息池中拿到消息,交给Handler处理。

我们先来简单的看一下Looper类,Looper类中有有四个我们必须要了解的变量:

private static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

private static Looper sMainLooper;  // guarded by Looper.class

final MessageQueue mQueue;

final Thread mThread;

上面定义了两个静态变量:一个ThreadLocal类型的变量sThreadLocal,一个Looper类型的变量sMainLooper。还有两个final变量:一个队列类型的mQueue,一个线程类型的mThread。这四个变量至关重要。

一个线程想要使用Handler,就必须得创建一个Looper对象。那么创建一个Looper对象需要做什么呢?很简单,一行代码足以。(main线程中不需要创建Looper对象,因为在AvtivityThread.java类中的mian方法里已经创建了Looper对象,相关代码也是只有一行Looper.prepareMainLooper();)

Looper.prepare();

//非UI线程初始化Handler必须加此代码否则报异常: RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");

待handler.sendMsg();执行后,还有一句关键代码就是:Looper.loop();

源码请看:

在Looper.prepare()中,Looper类会创建一个新的Looper对象,并放入全局的sThreadLocal中。

sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));

我们再继续深入看看new Looper(quitAllowed),很简单,也就两行代码:

mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);mThread = Thread.currentThread();

原来只是初始化mQueue和mThread这两个变量。

但是仅仅创建了Looper还不行,还必须开启消息循环,要不然要Looper有何用。开启消息循环同样很简单:

Looper.Loop();

现在再来看一看Looper.loop(),部分源码已省略:

public static void loop() {

final Looper me = myLooper();

//下面是Looper.myLooper()源码

public static @Nullable Looper myLooper() {

return sThreadLocal.get();//通过Looper对象携带的线程名称得到Looper对象(线程名称唯一)

}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;

}

....//msg.target返回的是Handler对象,这里的dispatchMessage(msg)相当于回调给handler让其处理该msgmsg.target.dispatchMessage(msg);

......//回收消息资源msg.recycleUnchecked();

}

}

这段代码看起来一堆,其实主要工作也就在于那个for循环。不过还是从第一行代码先看起吧。

第一行调用了函数myLooper(),这个函数的作用在于从sThreadLocal中取出当前线程的Looper对象,因为sThreadLocal为ThreadLocal类型,所以它会保证在多线程情景下,每个线程的数据互不干扰,只能取出自己的Looper对象。

接下来取出Looper对象中的mQueue变量。

final MessageQueue queue = me.mQueue;

再来看看for循环,大家可以发现这是一个无限循环,没有终止条件。正是这个for循环,开启了我们的消息机制的循环,源源不断的将消息给发送出去:

Message msg = queue.next();

msg.target.dispatchMessage(msg);

如何终止该循环呢?(在下面的Looper中会详细介绍)

Handler与Looper的绑定

说了这么多,大家对Looper应该稍微有点了解了,但是上述的代码里似乎没有涉及到我们使用的Handler啊,那Looper是如何与Handler进行绑定的呢?又是怎么拿到我们的消息并进行分发的呢?这就要看看Handler的源码了。

先要看一看Handler的构造函数:

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;

......

}

这里主要有两步操作:首先是获取当前线程的Looper对象,赋值给本地变量,接着将Looper中的消息队列mQueue赋值给Handler的mQueue。通过这两步,Handler就与当前线程的Looper对象绑定了。

再回到Handler的日常使用:

handler.sendEmptyMessage(int)

我们直接深入到这个方法的最底层:sendMessageAtTime(Message msg,long uptimeMills);

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;

}

return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);

}

先是将消息队列mQueue赋值给局部变量queue(注意注意!这个mQueue指向的可是Looper的mQueue,忘记了请看前述Hander的构造函数)。再直接看最后一句,enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);这里应该是将我们发送的消息入队了。再向下挖:

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {

msg.target = this;

if (mAsynchronous) {

msg.setAsynchronous(true);

}

return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

}

果然,这里是将msg放入了Looper的mQueue中了。好了,消息放到队列中去了,有进就有出啊,你个送信的总得把信送出去吧。还记得Loop.loop()方法吗,我们前面说该方法开起来消息机制的循环。loop()的for循环中最终调用了msg.target.dispatchMessage(msg);而msg.target, 指向的就是消息的收信人,也就是Handler,那么我们又回到了Handler的源码:

public void dispatchMessage(Message msg) {

if (msg.callback != null) {

handleCallback(msg);

} else {

if (mCallback != null) {

if (mCallback.handleMessage(msg)) {

return;

}

}

handleMessage(msg);

}

}

哈哈,看见了啥?handleMessage(msg) 啊。我们平时new Hander时咋写的记得吧。

Handler mHandler=new Handler() {

@Override

public void handleMessage(Message msg){

//todo

}

};

我们重写了handleMessage方法,处理我们接收到的消息,OK,消息终于送达到目的地了!

主线程的Looper

最后在说一点,我们平时开发过程中,并没有在Activity中去初始化Looper,那为什么可以使用Handler呢?其实Activity所在的主线程照样也创建了Looper对象,替你干了活而已,虽然它是主线程,也得照样按照规则办事啊。

Activity所在的主线程是ActivityThread,其实这样说并不准确,因为ActivityThread并不是一个线程,它只是主线程的一个入口:ActivityThread中的void main(String[] args)。

public static void main(String[] args) {

......

Looper.prepareMainLooper();

.....

Looper.loop();

.....

}

我擦,你看它已经默默做好了一切!

细心的你应该发现了,这里调用的是Looper.prepareMainLooper(),而不是之前所说的Looper.prepare()。是啊,它可是主线程,总得有点不一样的地方吧,岂能完全平起平坐。

我们来挖一挖这个prepareMainLooper()。

public static void prepareMainLooper() {

prepare(false);

synchronized (Looper.class) {

if (sMainLooper != null) {

throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");

}

sMainLooper = myLooper();

}

}

它首先也调用了prepare(false)方法,只不过又多做了一件事:sMainLooper = myLooper();

这时你要问了,这个变量有啥用啊?大家还记得这个变量是静态的吧,这样在子线程中,你就可以通过getMainLooper()来获得主线程的Looper对象了。而对于其他的子线程,因为它们的Looper对象只存储在sThreadLocal中,所以只能够取出自己的Looper对象了。

举个例子,子线程想要在主线程中执行一段代码,就可以按照如下操作:

new Handler(getMainLooper()).post(new Runnable() {

@Override

public void run() {

//todo

}

})

最后的福利--Looper.loop()无线循环

对于线程既然是一段可执行的代码,当可执行代码执行完成后,线程生命周期便该终止了,线程退出。而对于主线程,我们是绝不希望会被运行一段时间,自己就退出,那么如何保证能一直存活呢?简单做法就是可执行代码是能一直执行下去的,死循环便能保证不会被退出,例如,binder线程也是采用死循环的方法,通过循环方式不同与Binder驱动进行读写操作,当然并非简单地死循环,无消息时会休眠。但这里可能又引发了另一个问题,既然是死循环又如何去处理其他事务呢?通过创建新线程的方式。

真正会卡死主线程的操作是在回调方法onCreate/onStart/onResume等操作时间过长,会导致掉帧,甚至发生ANR,looper.loop本身不会导致应用卡死。

相关链接:https://www.zhihu.com/question/34652589/answer/90344494

总结

以上就是Handler与Looper的哀怨情仇。总得来说,Looper就像是一个邮局,Handler通过sendMessage()将信件交给Looper,放到邮局的仓库mQueue里,邮局Looper再不断的从仓库中取出信,交还给信对应的Handler,收信人调用handleMessage()来读信。

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