Android Handler原理分析

作者: 半栈工程师 | 来源:发表于2016-08-31 00:08 被阅读295次

    前言

    (该文半年前写于CSDN,回头看看,觉得写的不太好,稍微修改一下)

    平时开发app时,Handler简直已经被用烂了,它的主要工作就是负责子线程和主线程之间的通信。我相信你已经对Handler的使用熟能生巧了,但是你真的了解它吗?

    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来与主线程通信,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。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<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
    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。

    Looper.prepare();
    

    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();
        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.dispatchMessage(msg);
            ......
            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);
    

    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
            }
        })
    

    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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