Handler源码解析
程序员文章站
2022-03-08 10:15:44
...
前言
Android跨进程通信常用Binder,同进程内线程切换使用handler,理解handler原理，有助于我们理解Android消息机制。
首先提出问题
- handler与loop的关系，一个线程能否创建多个handler
- loop一直循环为什么不会卡死
- handler的内存泄漏原因，继承handler不会发生内存泄漏
查看Handler的api我们可以看到，Handler主要为我提供了两个大体的作用
-
post相关方法，如post(Runnable) postAtTime(Runnable,long)等 -
send相关方法，如sendEmptyMessage(int) sendMessages(Message)等
第一个我们常用在App的启动页等待跳转上，第二个常用在子线程给主线程发送消息上。但这两个都与线程有关系，其实我们可以看出，handler。
那我想从post(Runnable)方法和sendMessage(Message)看看Handler是这么工作的。
首先我们看看我们常用的两个方法
new Handler().post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
});
Handler handler=new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
handler.sendMessage(new Message());
现在我们开始跟踪Hanler的源码，看看怎么执行到Runnable的run方法，以及发送消息后怎么接收到消息的回调，以及涉及到的其他相关类和解释前面提到的问题，这里我使用的是API 26: Android 8.0 (Oreo)的源码进行查看。
首先看看Handler的构造方法。调用Looper.myLooper()得到mLooper，这里我们知道Handler是创建在主线程的，因为我们也没有开子线程去new Handler,并且Looper.myLooper()进入里面看也是有说到获取的是此线程的当前线程值，也就是mainThread的Looper,mainThread的Looper什么时候创建我们后面讲。
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
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(); //首先就得到了一个 Looper对象
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback; // 不设置 callback就为空
mAsynchronous = async;
}
首先点击post()方法，会进入到Handler类的354行，会看到post()方法又调用了sendMessageDelayed()方法，其中使用出传过来的参数Runnable调用了getPostMessage()方法返回一个Message对象，这里就涉及到了相关类Message类，接着我们继续看。
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
方法sendMessageDelayed()后面又调用了sendMessageAtTime(),在sendMessageAtTime方法里面我们又看到了一个新的相关类MessageQueue类,并且已经存在一个对象mQueue赋值给了MessageQueue,最后调用了enqueueMessage()方法，使用MessageQueue的enqueueMessage()方法添加了一个message,那接下来我们就看看Message类和MessageQueue类都有些什么关键的点。
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;// 创建 Handler的时候就获取了messageQueue
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);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
Message类
下面是Message类的部分内容，首先我们看到
- Message类实现序列化Parcelable接口，也就是说
Message可以在不同进程之间传递 - Message可以使用Bundle添加数据，可传递对象
-
Message具有Handler的引用，在前面Handler类的enqueueMessage()方法中，就会有msg.target=this,将当前Handler赋值给要添加的Message,也就是为每一个Message添加一个Handler的引用，这个很重要，到最后每一个Message 是要分发到对应的Handler中的，就是靠Message所携带的对应HandlerRunnable -
Runnable其实是一个callback,这个也在Handler类的getPostMessage()中进行了赋值，后面发送消息的时候也会用到根据判断Message的callback来判断调用哪一个回调方法。 -
obtain其实是建议我们不要使用Message的构造方法去创建对象，而是使用obtain得到一个message对象
public final class Message implements Parcelable {
Bundle data;// 103行
Handler target;//105行
Runnable callback;//107行
Message next;//110行
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();
}
}
MessageQueue类
首先我们要知道MessageQueue是一个容器，用于存放和取出Message，那对于这个类我们也就重点看看存和取两个方法，下面这个方法就是在handler类中MessageQueue最后调用的存的方法。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) { // 1首先 如果当前message没有对应的Handler，和下面已经在使用 就会异常
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) { // 2 添加消息的时候是一个同步方法
if (mQuitting) { // 3 如果已经退出，再加入就异常
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(); // 4 标记为正在被使用
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. 5 当为空的时候读取消息是阻塞的， 添加新消息，并唤醒
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.
//6 msg.isAsynchronous() 如果是异步的就返回true mBlocked为true则有屏障， 如果是异步并且有屏障，就唤醒。关于
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) { //
//7这个时候p 是不为空的，这里可以看出Message类是一个单向链表，而MessageQueue则引用了这个链表，并且在这个链表里面出面做插入和取出等操作
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) { // 8加入链表的时候按时间顺序从小到大排序
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) { //9 然后判读是否需要唤醒
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) { // 10 唤醒之前等待的线程
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
接下来就是取的时候,获取Messag由另一个类叫Loop类完成，后面在流程再往后走的时候再介绍。
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
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; //1 mMessages 是链表的头结点
if (msg != null && msg.target == null) { //2 如果Messages 不为空，并且target为空， 说明它是一个屏障，需要一直往后遍历找到第一个异步的消息
// 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) { // 3 如果这个消息还没有到时间，就设置一个时间再处理
// 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) { //4 获取消息，将链表头结点后移一位
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse(); // 5 标记为在使用
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.
//将空闲处理程序计数重置为0，不会再次运行
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.
//在调用空闲处理程序时，可能已经传递了一个新消息，因此可以返回并再次查找挂起的消息，而不必等待
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
再回到前面讲到的Handler调用的enqueueMessage(),到这里算是知道，Message是添加到了MessageQueue的消息队列，那什么时候又回调到Handler的，那就要涉及到另一个类Loop类,在源码MessageQueue的上面我们可以看到说明，可以使用Looper.myQueue()来检索MessageQueue那就先看看Looper类。
下面是Looper类的部分源码
public final class Looper {
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
final MessageQueue mQueue;
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));// 创建一个 looper
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread(); // 返回对当前正在执行的线程对象的引用,也就是 mainThread 主线程
}
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
}
public static void loop() {
final Looper me = myLooper(); // 1 从ThreadLocal中获取到当前 Looper
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue;// 2. 从Looper 中获取MessageQueue
// Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // 3 这里就是我们之前分析的从messageQueue中得到一个Message
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
// 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);
}
final long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
final long end;
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);// 4 到这里可以看到 调用了message对于的target的dispatchMessage方法，就是Handler回调的方法
end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (slowDispatchThresholdMs > 0) {
final long time = end - start;
if (time > slowDispatchThresholdMs) {
Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on "
+ Thread.currentThread().getName() + ", h=" +
msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what);
}
}
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" + msg.what);
}
msg.recycleUnchecked();
}
}
上面loop()方法讲的只是Looper的一个循环方法，那我们并没有看到Looper在哪里调用了这个方法。这里就要说到android的主线程ActivityThread,在主线程的入口方法main中，可以看到这样的代码
public static void main(String[] args) {
...
Looper.prepareMainLooper();
...
Looper.loop();
}
看到这里是个不是很熟悉，我们看到了在ActivityThread中调用了 Looper的 prepareMainLooper()和loop方法， prepareMainLooper接着调用了prepare(),接着创建一个Looper ，并且Looper的构造方法中创建了MessageQueue保存在当前MessageQueue中， 并且返回，当前正在执行的线程对象的引用，也就是主线程mainThread.
在这里可以知道，Looper 对象是在主线程ActivityThread 中创建的，并且同时在构造函数中创建了MessageQueue并与当前创建Looper对象的线程相绑定，也就是说每一个主线程都有一个Looper对象，每一个looper对象都有一个MessageQueue;
我们回去看Looper对象的loop()方法，在loop()方法的循环中，我们看到得到的message调用了对应的handler的dispatchMessage() ，message的handler是在 handler类的enqueueMessage()方法中设置的，那我们继续看handler的dispatchMessage()
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg); // 调用 callback的run方法，callback就是 Handler类中getPostMessage()方法设置的Runnable对象，
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) { //创建handler时候 设置了就调用设置的了，没有就直接调用handleMessage()方法
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
public void handleMessage(Message msg) {
}
到这里从消息的发送到接收我们都走了一遍，下面再简单梳理一下
在主线程中使用的Looper是在MainThread中创建的- 在主线程中创建handler的时候就获取了早已创建好的Looper，并且根据Looper获取了对应的MessageQueue
- Message 的
targetHandler 是在enqueueMessage（）方法中设置的 - MessageQueue是在创建
Looper的时候构造方法中创建的 - Looper的消息循环是一个死循环，但是并不会特别消耗CPU资源，这里涉及到Linux 的
pipe/epoll机制，就是在主线的MessageQueue没有消息的时候，便会阻塞在loop的queue.next的nativePollOnce方法里，此时主线程会释放cup资源进入休眠状态。
当进入休眠状态后，还能跟新UI?
这里要知道，ActivityThread中有一个继承Hanler的类H,就在ActivityThread中，并且ActivityThread并不是一个正在的线程，真正的主线程是 ApplicationThread, 具体去看ApplicationThread中的
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();
在 thread.attach(false);方法中会引用到mAppThread，就是ApplicationThread的实例化对象
ApplicationThread中有很多sendMessage()方法, 发送消息后Looper循环，然后ApplicationThread.H根据收到的消息处理不同任务，比如调用Activity的生命周期方法
接下来说说最开始提到的几个问题
- Handler 与looper的关系，这里要说到当前线程，Hansler的创建都是在
线程中完成的，不管是主线程还是子线程，平常我们在UI线程中创建Handler,然后发送消息，那我们可以创建几个Handler ？我们是可以创建多个handler的，UI线程并没有在多创建的时候报错，创建的多个handler的时候获取的是当前线程的Looper,并且当创建Handler 获取的当前线程的Looper为空的时候 会报错：Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare() ，可以看到创建Handler的时候必须先调用 Looper.prepare()方法，并且要在handler 创建完成后调用Looper.loop()方法来完成消息循环。所以一个线程是可以创建多个Handler的，但只能创建一个Lopper, handler与Looper是多对一的关系。 - Looper一直循环为什么不会卡死
- 关于handler的内存泄漏，
这个Handler的分析到这里就结束了，其实里面还有几个知识点需要去理解
- Activity的启动过程
- Binder 这个是我一直不敢去看的，总觉得太复杂
- ThreadLocal
handler的详细分析
https://blog.csdn.net/qian520ao/article/details/78262289
关于内存泄漏
https://www.cnblogs.com/xujian2014/p/5025650.html
android 源码
https://www.androidos.net.cn/sourcecode
https://blog.csdn.net/andywuchuanlong/article/details/48179165
MessageQueue 的本地方法详解
https://www.sohu.com/a/145311556_675634
Handler的详细分析
https://blog.csdn.net/u010983881/article/details/76682169
https://blog.csdn.net/c10wtiybq1ye3/article/details/80809708
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