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yunshuipiao
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Handler：Android Message Model
Handler：Android Message Model
[TOC]
依旧由 ActivityThread 的 main() 函数讲起。该函数作为应用程序运行的初始函数，在其中做了很多的初始化工作，比如 handler，这篇文章就从源码角度分析 Android 中的通信机制， Handler。
// ActivityThread.java
public static void main(String[] args) {
// UI 线程初始化 loop
Looper.prepareMainLooper();
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
// 开启 loop 循环，接收并处理消息
Looper.loop();
}
在 main 函数中主要做的是初始化工作, 下面从 Looper 开始进行分析。
Looper
Looper 类的作用是在一个线程中创建消息循环，大部分的都交由 handler 来处理。
其主要的属性如下：
private static final String TAG = "Looper";
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
// 保存不同线程的 looper 对象
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
// 消息队列，保存消息
final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
// 同步方法，保证线程只能有一个 looper 实例
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
// 获取 UI 线程的 looper
sMainLooper = myLooper();
}
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
// 保证只能有一个 Looper 实例
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
// 同时完成 MessageQueue 和 thread 的创建
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
ThreadLocal
这里需要提一下 ThreadLocal：该类可以在不同线程存取不同的值，做到线程独有。看一下其 get() 方法。
// 获取当前线程保存的值
public T get() {
// 当前线程，这时是主线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取线程中保存的 map
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
// 获取 Entity 对象， 见后续
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
// set 方法
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
上面同时有 get/set 方法，对照看可以很简单的理解。其中 getMap() 获取了线程中的 ThreadLocalMap 对象。
// 自定义的 map，用户维护线程局部变量
static class ThreadLocalMap {
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
// 实体，ThreadLocal 为 key。
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
有了上述理解，可以知道 ThreadLocal 可以针对不同线程，保存不同的值，这里就线程独有的 looper 对象。
/**
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
* 开启本线程的消息循环，结束时调用 quit 提出。
*/
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
// 这里有个点。因为主线程在 main 函数中就创建并保存了 looper。如果是在自线程，必须要首先调用下面注释汇总的方法，创建 looper， 否则程序会崩溃。
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue;
...
// 启动死循环
for (;;) {
// 取消息，无消息可能会阻塞
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
...
try {
// 分发处理消息
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally {
}
msg.recycleUnchecked();
}
}
上面的工作主要是在当前线程开启了无限循环， 不断从 MessageQueue 中获取消息，然后进行 target 分发。
这里的 target 就是 handler。因为 Handler 并没有直接绑定在 Looper 中。好处在于可以创建多个 Handler 。
MessageQueue
Message next() {
for (;;) {
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages; // 当前消息
if (msg != null && msg.target == null) {
// 绑定 handler
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
// 找到下一个同步消息，忽略异步消息
} 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. // 消息滞后，没到消息分发时间
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;
}
}
}
这里通过循环不断的取出消息，让后等待消息分发时间到之后将消息分发出去，从而建立消息循环。
Message 的对象池和复用
官方建议，在使用 Message 时最好使用 Message.obtain() 和 Message.obtainMessage(), 从一个可以回收的对象池中获取。
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();
}
维护一个 对象池来复用 Message。
消息从哪里来，下面就开始分析 Handler 发送和处理消息。
Handler
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(boolean async) {
this(null, async);
}
这里主要由四个构造方法，分别用于初始化 Handler 中的 looper， queue， callback 和 mAsynchronous。
public Handler(Callback callback, boolean async) {
// 判断可能存在内存泄漏的标记
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
+ " that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
// 常用方法一
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
// 消息的 callback 初始化
m.callback = r;
return m;
}
// 常用方法二
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
// 最终调用
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
// handler 赋值给 target，后续使用 handler 处理
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
...
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
// 唤醒标志
boolean needWake;
// 新消息
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// New head, wake up the event queue if blocked.
// 放在头部
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;
// 根据分发时间，插入到合适的位置
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;
}
当有消息需要处理时，handler 会调用 下面方法：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
现在在上述提到的知识点中，还有一个 异步消息的概念。
异步消息
MessageQueue 中发送的消息已经按时间顺序排好，那么如果要让消息有优先级区别呢.
public int postSyncBarrier() {
return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}
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) {
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
}
if (prev != null) { // invariant: p == prev.next
msg.next = p;
prev.next = msg;
} else {
msg.next = p;
mMessages = msg;
}
return token;
}
}
看起来这个方法也没有什么特别的地方，唯一的区别就是消息没有target，也就是没有Handler对象，MessageQueue在执行next方法时就会走到if (msg != null && msg.target == null)中，此时它会忽略其间所有的同步消息，直到找到一个异步消息并开始执行，这个做法称之为同步屏障。调用此方法后可以得到一个token值，可以通过这个值取消屏障。然后我们就可以向MessageQueue发送一个异步消息，优先执行此事件了。MessageQueue#postSyncBarrier通常需要与MessageQueue#removeSyncBarrier成对使用，否则就再也接收不到同步消息了。目前，这个方法被标记为HIDE，在API层面无法调用。
同步屏障的应用
Android 应用框架中为了更好的响应 UI 刷新，在 ViewRootImpl.scheduleTraversals 中使用了同步屏障, 为了让 mTravelsalRunnable 更快的执行。
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
if (!mUnbufferedInputDispatch) {
scheduleConsumeBatchedInput();
}
notifyRendererOfFramePending();
pokeDrawLockIfNeeded();
}
}
总结
这篇文章讲了 Handler 机制，主要涉及 Looper, MessageQueue, Message 和 Handler 之间的关系。
后续所有的子线程回调主线程更新 UI 的操作都是基于此实现，非常重要。
