【移动应用开发技术】Android中Handler机制的工作原理是什么

【移动应用开发技术】Android中Handler机制的工作原理是什么

本篇文章为大家展示了Android中Handler机制的工作原理是什么，内容简明扼要并且容易理解，绝对能使你眼前一亮，通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。Looper在使用Handler之前，我们必须得初始化Looper，并让Looper跑起来。Looper.prepare();

...

Looper.loop();执行上面两条语句之后，Looper就可以跑起来了。先来看看对应的源码：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));

}

private

Looper(boolean

quitAllowed)

{

mQueue

=

new

MessageQueue(quitAllowed);

mThread

=

Thread.currentThread();

}必须保证一个线程中有且只有一个Looper对象，所以在初始化Looper的时候，会检查当前线程有没有Looper对象。Looper的初始化会创建一个MessageQueue。创建完Looper后会放到ThreadLocal中去，关于ThreadLocal，后面会说到。public

static

void

loop()

{

//

判断当前线程有没有初始化Looper

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;

...

for

(;;)

{

Message

msg

=

queue.next();

//

might

block

if

(msg

==

null)

{

//

No

message

indicates

that

the

message

queue

is

quitting.

return;

}

...

final

long

traceTag

=

me.mTraceTag;

if

(traceTag

!=

0

&&

Trace.isTagEnabled(traceTag))

{

Trace.traceBegin(traceTag,

msg.target.getTraceName(msg));

}

try

{

//

target指的是Handler

msg.target.dispatchMessage(msg);

}

finally

{

if

(traceTag

!=

0)

{

Trace.traceEnd(traceTag);

}

}

...

msg.recycleUnchecked();

}

}方法比较长，所以只把最核心的代码放了出来。省略掉的代码中有一个比较有意思的：我们可以指定一个阈值比如说200，当Message的处理超过200ms时，就会输出Log。这可以在开发中帮助我们发现一些潜在的性能问题。可惜的是，设置阈值的方法是隐藏的，无法直接调用，所以这里就不放出代码了，感兴趣的朋友自己翻一下源码吧。简化后的代码可以看出逻辑十分简单，可以说Looper在当中扮演着搬砖工的角色，从MessageQueue中取出Message，然后交给Handler去分发，再去MessageQueue中取出Message...无穷无尽，就像愚公移山一样。看到这里，应该多多少少会觉得有点不对劲，因为这里是一个死循环，按道理来说会一直占着CPU资源的，并且消息也总有处理完的时候，难道处理完就从消息队列返回Null，然后Looper结束吗？显然不是，注意看注释mightblock。MessageQueue答案就在MessageQueue里面，直接来看一下next():Message

next()

{

...

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;

if

(msg

!=

null

&&

msg.target

==

null)

{

//

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)

{

//

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)

{

prevMsg.next

=

msg.next;

}

else

{

mMessages

=

msg.next;

}

msg.next

=

null;

if

(DEBUG)

Log.v(TAG,

"Returning

message:

"

+

msg);

msg.markInUse();

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.

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.

nextPollTimeoutMillis

=

0;

}

}代码有点长，这次不打算省略掉一些了，因为这里面还有一个小彩蛋。方法中最重要的应该就是这一行了nativePollOnce(ptr,

nextPollTimeoutMillis);简单来说，当nextPollTimeoutMillis==-1时，挂起当前线程，释放CPU资源，当nextPollTimeoutMillis>=0时会延时指定的时间激活一次线程，让代码继续执行下去。这里涉及到了底层的pipe管道和epoll机制，就不再讲下去了（其实是因为讲不下去了）。这也就可以回答上面的问题了，当没有消息的时候只需要让线程挂起就行了，这样可以保证不占用CPU资源的同时保住Looper的死循环。然后我们来看消息是如何取出来的。MessageQueue中有一个Message，Message类中又有一个Message成员next，可以看出Message是一个单链表结构。消息的顺序是根据时间先后顺序排列的。一般来说，我们要取的Message就是第一个（这里先不考虑异步消息，关于异步消息以后会讲到的，又成功给自己挖了一个坑哈哈），如果当前时间大于等于Message中指定的时间，那么将消息取出来，返回给Looper。由于此时nextPollTimeoutMillis的值为0，所以当前面的消息处理完之后，Looper就又来取消息了。如果当前的时间小于Message中指定的时间，那么设置nextPollTimeoutMillis值以便下次唤醒。还有另外一种当前已经没有消息了，nextPollTimeoutMillis会被设置为-1，也就是挂起线程。别急，还没那么快呢，接着往下看。紧接着的逻辑是判断当前有没有IdleHandler，没有的话就continue，该挂起就挂起，该延时就延时，有IdleHandler的话会执行它的queueIdle()方法。这个IdleHandler是干什么的呢？从名字应该也能猜出个一二来，这里就不再展开讲了。关于它的一些妙用可以看我之前写的Android启动优化之延时加载。执行完queueIdle()方法后，会将nextPollTimeoutMillis置为0，重新看一下消息队列中有没有新的消息。Handler上面将取消息的流程都讲清楚了，万事俱备，就差往消息队列中添加消息了，该我们最熟悉的Handler出场了。Handler往队列中添加消息，主要有两种方式：Handler.sendXXX();

Handler.postXXX();第一种主要是发送Message，第二种是Runnable。无论是哪种方式，最终都会进入到MessageQueue的enqueueMessage()方法。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;

}一般情况下，我们通过Handler发送消息的时候，会通过SystemClock.uptimeMillis()获取一个开机时间，然后MessageQueue就会根据这个时间来对Message进行排序。所以enqueueMessage()方法中就分了两种情况，一种是直接可以在队头插入的。一种是排在中间，需要遍历一下，然后寻一个合适的坑插入。when==0对应的是Handler的sendMessageAtFrontOfQueue()和postAtFrontOfQueue()方法。needWake的作用是根据情况唤醒Looper线程。上面有一点还没有讲，就是Looper从MessageQueue中取出Message后，会交由Handler进行消息的分发。public

void

dispatchMessage(Message

msg)

{

if

(msg.callback

!=

null)

{

handleCallback(msg);

}

else

{

if

(mCallback

!=

null)

{

if

(mCallback.handleMessage(msg))

{

return;

}

}

handleMessage(msg);

}

}优先级顺序是Message自带的callback，接着是Handler自带的callback，最后才是handleMessage()这个回调。ThreadLocal还记得Looper中有一个ThreadLocal吧，把它放到最后来讲是因为它可以单独拿出来讲，不想在上面干扰到整个流程。ThreadLocal是一个数据存储类，它最神奇的地方就是明明是同一个ThreadLocal对象，但是在不同线程中可以存储不同的对象，比如说在线程A中存储了"Hello"，而在线程B中存储了"World"。它们之间互相不干扰。在Handler机制中，由于一个Looper对应着一个线程，所以将Looper存进ThreadLocal最合适不过了。ThreadLocal比价常用的就set()和get()方法。分别来看看怎么实现的吧。public

void

set(T

value)

{

Thread

t

=

Thread.currentThread();

ThreadLocalMap

map

=

getMap(t);

if

(map

!=

null)

map.set(this,

value);

else

c