Android Handler源码深入探究

1.android 消息循环有4个重要的类Handler、Message、Looper、MessageQueue

handler 用来发送、处理消息。

Message 是消息的载体。

MessageQueue 是一个消息队列，既然是队列，就有入队、出队的处理。

Looper 创建一个消息循环。不断的从MessageQueue中读取消息、并分发给相应的Handler进行处理。

2.我们都知道main函数是Java程序的入口，android程序也不例外。

android App的唯一入口就是ActivityThread中的 main函数。 这个函数是由Zygote创建app进程后 通过反射的方式调用的。

当一个App启动时，会先执行这个main方法，在ActivityThread，main方法中，

      public static void main(String[] args) {
          //创建一个消息循环
          Looper.prepareMainLooper();
          //创建ActivityThread对象
          ActivityThread thread = new ActivityThread();
          //创建Application、启动MainActivity
          thread.attach(false, startSeq);
          //使消息循环奔跑起来
          Looper.loop();
          //抛了一个异常 主线程的Looper 意外退出了，
          //所以loop中的for循环要阻塞在这里，一旦main函数执行完毕，进程也就退出了。
          //并且一直要提取消息，处理消息。
          throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
      }

3. 首先看Looper是如何创建的。

 Looper.prepareMainLooper();
    public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        //同步方法保证一个sMainLooper 只被赋值一次。
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }
    //创建一个Looper对象，并保存在了 sThreadLocal中。关于ThreadLocal，也是很重要的一个知识点。
     private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        //一个线程只能有一个Looper，
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
     }
      public static @Nullable Looper myLooper() {
            return sThreadLocal.get();
      }
   //在Looper中创建了MessageQueue
   private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
   }

至此，创建的代码执行完毕。

总结一句话就是，app启动时，会创建Looper，并且保证一个线程只能创建一个Looper。

创建Looper的同时，也创建的消息队列 MessageQueue。这些都是消息循环的准备工作。

通过Looper.loop，这个消息循环就跑起来了。

 Looper.loop();
    /**
    * Run the message queue in this thread.
    */
     public static void loop() {
        for (; ; ) {
            //从消息循环中提取消息。消息时会阻塞在这里。
            Message msg = queue.next(); // might block
            //target-->Handler.Msg持有handler的引用。
            msg.target.dispatchMessage(msg);
        }
    }

4.在MessageQueue中enqueueMessage()插入消息、next()提取消息方法。

 插入消息
    //Message.obtain()从Message消息缓存池内获得一个消息。
    handler.sendMessage(Message.obtain());
    public final boolean sendMessage(Message msg){
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }
    //我们发送的延迟消息，写入到消息循环中都是一个时间戳，当前时间+延迟时间，未来某个时间。
   public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
   }
    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
           MessageQueue queue = mQueue;
           return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }
     private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
            //this==handler,在这里给message.target赋值了handler。
            msg.target = this;
            if (mAsynchronous) {
                msg.setAsynchronous(true);
            }
            return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
     }

     //在MessageQueue中用一个单线链表来保存消息。
     //在这个消息的单链表中，是按消息执行的时间先后，从小到大排序的。
     //mMessages 是这个单链表的第一个消息。
     boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
          //通过sendMessage并不能发送handler==null的消息。
         if (msg.target == null) {
              throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
          }
         synchronized (this) {
             msg.markInUse();
             msg.when = when;
             //将链表中第一个消息赋值给p
             Message p = mMessages;
             boolean needWake;
             //如果p==null说明消息列表中没有要被执行的消息。
             //如果when==0说明新新添加的消息要被马上执行，所以要排在列表的头部
             //如果when<p.when，说明新添加的消息，比消息队列第一个消息要先执行，所以也要放在头部
             if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                 // New head, wake up the event queue if blocked.
                 //将原来的头部消息赋值给新消息的next
                 msg.next = p;
                 //将新加的消息赋值给mMessage。因为mMessages这个变量用来保存消息列表的第一个消息。
                 mMessages = msg;
             } else {//如果when>=p.when，则需要遍历消息队列，将新添加的消息插入到队列中间，
                 Message prev;
                 for (;;) {
                     prev = p;//把当前的赋值给前一个
                     p = p.next;//把下一个赋值给当前的
                     //如果p==null说明已经遍历到了链表末尾。
                     //如果新增的消息时间小于了p的when。那么这个消息应该插入到prev之后，p之前。
                     if (p == null || when < p.when) {
                         break;
                     }
                 }
                 //新增消息在p之前，prev之后
                 msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                 prev.next = msg;
             }
         }
         return true;
   }

提取消息：

  Message next() {
           int nextPollTimeoutMillis = 0;
           for (;;) {
               if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                   Binder.flushPendingCommands();
               }
               //开始休眠，nextPollTimeoutMillis下次被唤醒的时间
               //如果是-1则一直休眠，直到有新的消息再唤醒消息队列。
               nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
               synchronized (this) {
                   // Try to retrieve the next message.  Return if found.
                   //开始遍历消息队列，返回找到的消息。
                   final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                   Message prevMsg = null;
                   //消息队列，头部消息
                  //如果msg！=null,但是msg.target==null,sendMessage中，是不允许发送handler为null的消息的。
                   //target==null的消息是系统发送的，先发送一个同步屏障消息，再发送直到isAsynchronous = true的异步消息。
				   //这样做的目的就保证了这个异步消息有更高优先级被执行，先从消息队列中提取。
                   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());//直到isAsynchronous = true，也就是找到了同步屏障的异步消息
                   }
                   }
                   if (msg != null) {
                       if (now < msg.when) {//当前时间小于消息执行的时间，记录一下差值
                           // 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 {//如果当前时间，不小于取到消息的执行时间，则从消息队列中提取出该消息，并返回出去
                           // Got a message.
                           mBlocked = false;
                           if (prevMsg != null) {
                               //将前一个消息的下一个消息指向，当前消息的下一个。
                               prevMsg.next = msg.next;
                           } else {
                               //如果前一个消息是null，说明当前就是消息头，
                               //将消息队列头部消息指向当前提取出消息的下一个消息。
                               mMessages = msg.next;
                           }
                           //将找到的消息的下一个赋值null，和原来的消息队列脱离关系。
                           msg.next = null;
                           if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
                           return msg;
                       }
                   } else {//如果msg==null
                       // No more messages.
                       nextPollTimeoutMillis = -1;
                   }
               }
           }
       }

handler会涉及到native的代码。在native层使用的epoll机制，这个后面在深入分享。

这里涉及到了一个消息屏障的概念，有机会单独写文章来分享。

  //同步屏障消息
    void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            //发送一个同步屏障消息
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        }
    }

5. 至此，整个消息循环大体的流程已经完成。但是关于handler的面试题很多。

比如为啥handler会导致Activity内存泄漏？如何解决？

内存泄漏的本质就是长声明周期对象持有短声明周期对象的引用，导致短声明周期对象，不再使用但内存却无法被回收。

我们知道handler作为Activity的内部类，持有外部类的引用，所以整个引用链是

Activity-->handler-->Message-->MessageQueue.

当activity退出后，如果消息为来的及处理，就有可能会导致Activity无法被GC回收，从而导致内存泄漏。

handler.post(),发送的消息执行在子线程还是主线程？

下面来看消息池。消息池也是一个单项链表，长度是50.

静态对象sPool就是消息队列的头部Message。

每次获取消息时，都会返回消息池中第一个对象。

  Message.obtain()
     private static Message sPool;
     private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;
     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();
      }

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