源码深度解析Handler机制及应用

小贞

本文以源码分析+实际应用的形式，详细讲解了 Handler 机制的原理，以及在开发中的使用场景和要注意的地方。一、基本原理回顾在 Android 开发中，Handler及相关衍生类的应用经常用到，Android的运行也是建立在这套机制上的，所以了解其中的原理细节，以及其中的坑对于每位开发者来说都是非常有必要的。Handler机制的五个组成部分：Handler、Thread（ThreadLocal）、Looper、MessageQueue、Message。1、Thread（ThreadLocal）Handler机制用到的跟Thread相关的，而根本原因是Handler必须和对应的Looper绑定，而Looper的创建和保存是跟Thread一一对应的，也就是说每个线程都可以创建唯一一个且互不相关的Looper，这是通过ThreadLocal来实现的，也就是说是用ThreadLocal对象来存储Looper对象的，从而达到线程隔离的目的。staticfinalThreadLocalsThreadLocal=newThreadLocal(); 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));}（滑动可查看）2、HandlerHandler() Handler(Callback callback) Handler(Looper looper) Handler(Looper looper, Callback callback) Handler(boolean async) Handler(Callback callback, boolean async) Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async)2.1 创建Handler大体上有两种方式：一种是不传Looper这种就需要在创建Handler前，预先调用Looper.prepare来创建当前线程的默认Looper，否则会报错。一种是传入指定的Looper这种就是Handler和指定的Looper进行绑定，也就是说Handler其实是可以跟任意线程进行绑定的，不局限于在创建Handler所在的线程里。2.2 async参数这里Handler有个async参数，通过这个参数表明通过这个Handler发送的消息全都是异步消息，因为在把消息压入队列的时候，会把这个标志设置到message里.这个标志是全局的，也就是说通过构造Handler函数传入的async参数，就确定了通过这个Handler发送的消息都是异步消息，默认是false，即都是同步消息。至于这个异步消息有什么特殊的用途，我们在后面讲了屏障消息后，再联系起来讲。private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { msg.target = this; if (mAsynchronous) { msg.setAsynchronous(true); } return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}2.3 callback参数这个回调参数是消息被分发之后的一种回调，最终是在msg调用Handler的dispatchMessage时，根据实际情况进行回调：public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } handleMessage(msg); }}3、Looper用于为线程运行消息循环的类。默认线程没有与它们相关联的Looper；所以要在运行循环的线程中调用prepare()，然后调用loop()让它循环处理消息，直到循环停止。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 void loop() { ... for (;;) { ... } ... } class LooperThread extends Thread { public Handler mHandler; public void run() { Looper.prepare(); mHandler = new Handler() { public void handleMessage(Message msg) { Message msg=Message.obtain(); } }; Looper.loop(); }}既然在使用Looper前，必须调用prepare创建Looper，为什么我们平常在主线程里没有看到调用prepare呢？这是因为Android主线程创建的时候，在ActivityThread的入口main方法里就已经默认创建了Looper。public static void main(String[] args) { ... Looper.prepareMainLooper(); ... Looper.loop(); ...}我们再来回顾一下Looper相关类的之间的联系：4、MessageQueue 和 MessageMessageQueue是一个消息队列，Handler将Message发送到消息队列中，消息队列会按照一定的规则取出要执行的Message。Message并不是直接加到MessageQueue的，而是通过Handler对象和Looper关联到一起。MessageQueue里的message是按时间排序的，越早加入队列的消息放在队列头部，优先执行，这个时间就是sendMessage的时候传过来的，默认是用的当前系统从启动到现在的非休眠的时间SystemClock.uptimeMillis()。sendMessageAtFrontOfQueue 这个方法传入的时间是0，也就是说调用这个方法的message肯定会放到对消息队列头部，但是这个方法不要轻易用，容易引发问题。存到MessageQueue里的消息可能有三种：同步消息，异步消息，屏障消息。4.1 同步消息我们默认用的都是同步消息，即前面讲Handler里的构造函数参数的async参数默认是false，同步消息在MessageQueue里的存和取完全就是按照时间排的，也就是通过msg.when来排的。4.2 异步消息异步消息就是在创建Handler如果传入的async是true或者发送来的Message通过msg.setAsynchronous(true);后的消息就是异步消息，异步消息的功能要配合下面要讲的屏障消息才有效，否则和同步消息是一样的处理。private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { msg.target = this; // 这个mAsynchronous就是在创建Handler的时候传入async参数 if (mAsynchronous) { msg.setAsynchronous(true); } return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}4.3 Barrier（屏障）消息屏障(Barrier) 是一种特殊的Message，它最大的特征就是target为null(只有屏障的target可以为null，如果我们自己设置Message的target为null的话会报异常)，并且arg1属性被用作屏障的标识符来区别不同的屏障。屏障的作用是用于拦截队列中同步消息，放行异步消息。那么屏障消息是怎么被添加和删除的呢？我们可以看到在MessageQueue里有添加和删除屏障消息的方法：private int postSyncBarrier(long when) { // Enqueue a new sync barrier token. // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it. synchronized (this) { final int token = mNextBarrierToken++; final Message msg = Message.obtain(); msg.markInUse(); msg.when = when; msg.arg1 = token; Message prev = null; Message p = mMessages; if (when != 0) { // 这里是说如果p指向的消息时间戳比屏障消息小，说明这个消息比屏障消息先进入队列， // 那么这个消息不应该受到屏障消息的影响（屏障消息只影响比它后加入消息队列的消息），找到第一个比屏障消息晚进入的消息指针 while (p != null & p.when mIdleHandlers = new ArrayList(); ... public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) { if (handler == null) { throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler"); } synchronized (this) { mIdleHandlers.add(handler); }} public void removeIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) { synchronized (this) { mIdleHandlers.remove(handler); }}那么，它是怎么实现在消息队列空闲的间隙得到执行的呢？还是看next()方法。// 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.// pendingIdleHandlerCount sRunQueues = new ThreadLocal();static RunQueue getRunQueue() { RunQueue rq = sRunQueues.get(); if (rq != null) { return rq; } rq = new RunQueue(); sRunQueues.set(rq); return rq;}结合前面讲的ThreadLocal特性，它是跟线程相关的，也就是说保存其中的变量只在本线程内可见，其他线程获取不到。好了，假设有这种场景，我们子线程里用View.post一个消息，从上面的代码看，它会保存子线程的ThreadLocal里，但是在执行RunQueue的时候，又是在主线程里去找runnable调用，因为ThreadLocal线程隔离，主线程永远也找不到这个消息，这个消息也就没法得到执行了。而7.0及以上没有这个问题，是因为在post方法里把runnable保存在主线程里：getRunQueue().post(action)。总结一下：上面这个问题的前提有两个：View被绘制前，且在子线程里调用View.post。如果View.post是在View被绘制之后，也就是mAttachInfo非空，那么会立即推入主线程调用，也就不存在因线程隔离找不到runnable的问题。