提到handler，大家都想到些什么呢，切换线程？延时操作？
那么你是否了解IdleHandler，同步屏障，死循环的设计原理？以及由Handler机制衍生的IntentService，BlockCanary？
这次我们说下Android中最常见的Handler，通过解析面试点或者知识点，带你领略Handler内部的神奇之处。
先上一张总结图，看看你是否了解真正的Handler
Hanlder重要知识点.jpg
基本的用法和工作流程
用法很简单，定义一个handler，重写handleMessage方法处理消息，用send方法通知handler
但是主线程和其他线程用法却有点不一样！其实新线程里面的用法才是表达出完整流程的。
Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
handler.sendEmptyMessage(0);
handler.sendEmptyMessageDelayed(0, 1000);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
Looper.loop();
}
}).start();
Looper.prepare()方法就是创建looper对象，并且绑定到该线程。
然后定义一个handler，loop()方法中主要是looper对象会不断从MessageQueue中获取message并且发送给对应的hander，并且通过handleMessage方法处理。
所以looper相当于一个邮递员，负责从邮局（MessageQueue）获取信件（Message），并将信件传递给收件人（Handler）。
handler相关四大天王
- looper，关联线程并且负责从消息队列拿出消息分发给handler
- MessageQueue，消息队列，负责消息存储管理
- Message，消息对象
- handler，负责发送和处理消息
用法和流程就这么多，下面开始源码解析和常见面试点讲解，具体剖析Handler内部奥秘
源码解析
刚才我们了解到，一开始要创建Looper，Handler等，真正做事其实就是两个方法：
- sendEmptyMessage（Handler发送消息）
- loop （Looper开始循环获取消息）
sendMessage
上源码：
public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessage(int what)
{
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(@NonNull 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);
}
可以看到，不管是发送的什么消息，最后都会走到这个enqueueMessage方法中，那我们就继续看看enqueueMessage方法
private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
long uptimeMillis) {
msg.target = this;
msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
enqueueMessage方法有两个重要的点：
-
msg.target = this，指定了消息的target对象为handler本身 -
queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)，执行了MessageQueue的enqueueMessage方法。
ok，继续往下看
//MessageQueue.java
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;
}
enqueueMessage这个方法主要做了两件事：
1、插入消息，msg。通过一个循环，找出msg应该插入的位置（按照时间排序），然后插入msg到mMessages（消息队列）
2、唤醒消息队列。消息队列在没有消息的时候，会阻塞在queue.next()方法这里，所以来了消息就要唤醒线程。这里的阻塞和唤醒主要依靠底层的epoll 机制，具体我也不太懂，有懂得大神可以在评论区留言😁
既然有了消息，那么Looper那端就要取消息了，怎么取的？就是我们要说的第二个重要方法loop
loop
//Looper.java
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
} catch (Exception exception) {
throw exception;
} finally {
}
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
}
}
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
这里截取了部分代码，可以看到，loop方法通过一个死循环，不断的从MessageQueue获取消息，并且通过msg.target的dispatchMessage方法进行处理，target上文说过也就是消息对应的Handler。
而dispatchMessage方法最后也会调用到handler的handleMessage方法了。至此，流程已走通。
这里我故意留了一段打印日志的代码，这个打印日志难道有什么用？嘿嘿，大家可以跳到下文的BlockCanary寻找答案。
ok，还剩最后一个重要的点没说了。就是到底MessageQueue是怎么取出消息的呢？
- 死循环获取消息
- 遇到
同步屏障消息，就优先处理异步消息（下文知识点有讲解） - 队列空闲时就开启
IdleHandler机制处理任务。（下文知识点有讲解）
还是把代码贴上，大家可以先自己摸索一下，具体的原理下文的知识点会告诉你的：
//MessageQueue.java
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;
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;
}
// 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);
}
}
}
}
}
知识点，面试点
知识点一：主线程的looper呢？？
看下源码，这里需要涉及到的一个类android.app.ActivityThread，这个类中的main方法是整个app的最开始执行的方法，是app的入口，看下main方法源码
Looper.prepareMainLooper();
// ***
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
Looper.prepareMainLooper();
Looper.loop();
其中最重要的就是这两句，调用了prepareMainLooper方法创建了主线程的Looper，然后调用loop方法开始死循环
ok，loop方法是找到了。那Looper为什么可以一直取消息呢？看看源码
//Looper
public static void loop() {
//...
for (; ; ) {
// 不断从 MessageQueue 获取 消息
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
//...
}
}
找到原因了。其实就是一个死循环，所以Looper可以一直执行工具人的工作
知识点2：为什么有死循环呢？这种写法科学吗？不会oom吗？？
说白了，其实死循环也是有意为之，线程在可执行代码执行完后，就会终止，而主线程肯定需要一直运行，所以死循环就能保证这一点。
死循环之外怎么处理事务？
既然主线程是死循环，那么如果有其他事务该怎么处理呢？创建新线程呗，在主线程创建之前会创建一些其他的binder线程，比如ApplicationThraed。
死循环是不是会浪费cpu资源
主线程的messageQueue在没有消息的时候，会阻塞在loop的queue.next方法中，此时主线程会释放CPU资源，进入休眠状态，直到下个消息来到，所以不会一直消耗CPU资源。
而activity的生命周期是怎么实现在死循环体外正常执行的呢？
其实就是通过这个handler，比如onPause方法，当主线程Looper在loop的时候，收到暂停的消息，就会把消息分发给主线程的handleMessage处理，然后最后会调用到activity的onPause方法。
那主线程的消息又是哪里来的呢？刚才说到主线程之外还会创建一些binder线程，比如app线程，系统线程，一般是系统线程比如ApplicationThreadProxy传消息给APP线程ApplicationThread，然后再传给主线程，也就是ActivityThread所在的线程。
知识点3：内存泄漏？？
首先为什么会发送内存泄漏？
handler作为内部类会持有外部类的引用，当发送延迟消息时，就有可能发生处理消息的时候，activity已经销毁了，从而导致内存泄漏
怎么解决？
定义静态内部类,并且在ondestory里面移除所有消息
直接移除不就行了？还需要静态内部类？
onDestory方法不一定执行哦。如果你的Activity不在栈顶，然后app被后台强杀，那么onDestory就不会被执行了。
上代码
private static class MemoryLeakSafeHandler extends Handler {
private WeakReference<HandlerInfoActivity> ref;
public MemoryLeakSafeHandler(HandlerInfoActivity activity) {
this.ref = new WeakReference(activity);
}
@Override
public void handleMessage(final Message msg) {
HandlerInfoActivity activity = ref.get();
if (activity != null) {
activity.handleMessage(msg);
}
}
}
MemoryLeakSafeHandler handler;
public void handleMessage(Message msg) {
}
@Override
protected void onDestroy() {
handler.removeCallbacksAndMessages(null);
super.onDestroy();
}
知识点4：IdleHandler是什么，有什么用呢？
IdleHandler是在Hanlder空闲时，也就是没有可处理的消息时候，用来处理空闲任务的一种机制。
有什么作用呢？主要是用于提升性能，可以在消息队列空闲时做一些事情，从而不影响到主线程的任务处理。（卑微小弟，你们重要的大哥们先用，我最后再用）。
用法如下：
Looper.myQueue().addIdleHandler(new IdleHandler() {
@Override
public boolean queueIdle() {
//do something
return false;
}
});
这里queueIdle方法的返回参数是bool类型，true代表执行一次后不删除，下次进入空闲时还会调用该回掉方法。false代表执行一次后该IdleHandler就会被删除。
源码在MessageQueue类的next方法，其实就是在消息队列里面没有消息的时候会去查询mIdleHandlers队列，mIdleHandlers队列有数据，也就是有IdleHandler就会去处理执行。
还是简单放下源码吧：
Message next() {
for (;;) {
synchronized (this) {
// 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);
}
}
}
}
}
有人可能要问了，这玩意真的有用吗？确实有用，只是你没用到而已。下面举例两个场景
- 比如我要提升页面的启动速度，就可以把onCreate，onResume里面的一些操作放到
IdleHandler里面执行，减少启动时间。 -
Leakcanary等三方库也用到了这个类，用来干嘛呢？监听主线程的UI操作已完成。既然都执行到我这里来了，就说明UI操作都完成了是吧。
知识点5：同步屏障机制是什么，有什么用呢？
还是看这个next获取消息的方法：
Message next() {
for (; ; ) {
synchronized (this) {
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;
return msg;
}
}
}
}
}
可以看到一开始就会判断这个消息两个条件：
- msg不为空
- msg的target为空
那么这种消息就是属于同步屏障消息，如果遇到这种消息，就会进入一个dowhile循环，找出消息队列中的异步消息并返回。
所以这个同步屏障机制就是为了让handler能够先执行异步消息，再去执行同步消息，直到屏障被移除。
慢着，我之前咋没听过还有异步消息？哈哈。确实是有的，Message有个setAsynchronous方法，如果传入true，就代表这个消息是个异步消息，在同步屏障发生后就可以先执行。目的是为了插入一些比较重要的消息需要先行处理。
具体使用方法就是 - postSyncBarrier方法加入屏障
- removeSyncBarrier移除屏障
但是这两个方法都已经标记为hide了，要使用的话必须使用反射。
ok，了解完之后又该有人问了，有什么用呢？这个同步屏障。如果你看过view绘制的源码，你就会发现ViewRootImpl类中就用到了这个，由于view绘制的优先级比较高，所以开启同步屏障后，就可以选择让某些操作先执行，提高了优先级，比如这个view的绘制处理操作。
咦，这个机制感觉跟之前的IdleHandler是对应关系啊，一个是卑微小弟？一个是在线大哥？
知识点6：Handler机制还还还有什么其他的用处或者实际应用吗？
当然有啦，举🌰：
BlockCanary
一个用来检测应用卡顿耗时的三方库。它的原理就在于Handler相关的Looper类里面，上面说过，Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop()，所以主线程的操作基本都是在handler处理中发生的。那有没有什么办法可以查看handler处理的耗时时间呢？如果知道了耗时时间不就知道哪里卡顿了？上源码：
public static void loop() {
...
for (;;) {
...
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
...
}
}
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
在loop方法内，有个Printer类，用来打印日志。我们可以看到在dispatchMessage方法前后分别打印了一次日志，而dispatchMessage方法就是Handler用来处理消息的地方。那么，我们如果能获取到这两次打印日志的时间差，不就可以得到Handler处理消息的耗时时间了？所以我们直接替换这个Printer就可以达到我们的目的了：
Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mainLooperPrinter);
这么简单有效的方法，让我不得不给BlockCanary作者点个👍
IntentService
IntentService 是一个继承自Service，自带工作线程，并且线程任务结束后自动销毁的一个类。Service是啥？可以统一管理后台任务，运行在前台，所以可以获取到上下文。
而IntentService同样具有这些特性，并且可以在新线程管理任务，工作执行完自动销毁。就线程池来说区别就在与IntentService拥有Service的特性，所以在需要用到上下文的时候就可以选择IntentService。而IntentService内部其实就是用到了HandlerThread，也就是带有Handler机制的线程。还是来点源码：
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
//创建新线程并start
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
//创建新线程对应的handler
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}
@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
//service启动后发送消息给handler
Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
msg.arg1 = startId;
msg.obj = intent;
mServiceHandler.sendMessage(msg);
}
private final class ServiceHandler extends Handler {
public ServiceHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
//handler收到消息后调用onHandleIntent方法
onHandleIntent((Intent)msg.obj);
stopSelf(msg.arg1);
}
}
至此，Handler的大概已经了解的差不多了，是不是觉得Handler太神奇了，你也忍不住想去好好看看它的源码了呢？也许还有一些功能没被利用起来，等着你去发现🚀🚀🚀
有说的不对的地方望指正，谢谢。🙏
参考链接：
知乎中关于为什么不会死循环卡死的回答
BlockCanary作者写的介绍
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