详解Android Handler机制和Looper Handler Message关系

概述

我们就从以下六个问题来探讨handler 机制和looper、handler、message之前的关系?

1.一个线程有几个handler?

2.一个线程有几个looper?如何保证?

3.handler内存泄漏原因?为什么其他的内部类没有说过这个问题?

4.为何主线程可以new handler?如果在想要在子线程中new handler 要做些什么准备?

5.子线程中维护的looper,消息队列无消息的时候的处理方案是什么?有什么用?

6.looper死循环为什么不会导致应用卡死?

一、源码解析

1.looper

对于looper主要是prepare()和loop()两个方法

首先看prepare()方法

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));
    }

可以看出sthreadlocal是一个threadlocal对象,threadlocal 并不是线程,而是一个线程内部的存储类,可以在线程内存储数据.在第5行可以看到,将一个looper实例放入了

threadlocal,并且在第2~4行判断了sthreadlocal是否为空,否则抛出异常.这也looper.prepare()方法不能被调用两次.这也对应了上面的第二个问题.

下面来看looper的构造方法:

private looper(boolean quitallowed) {
    mqueue = new messagequeue(quitallowed);
    mthread = thread.currentthread();
}

在looper的构造方法中创建了一个messagequeue(消息队列)

然后我们在看loop()方法:

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;

        // 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();

        // allow overriding a threshold with a system prop. e.g.
        // adb shell 'setprop log.looper.1000.main.slow 1 && stop && start'
        final int thresholdoverride =
                systemproperties.getint("log.looper."
                        + process.myuid() + "."
                        + thread.currentthread().getname()
                        + ".slow", 0);

        boolean slowdeliverydetected = false;

        for (;;) {
            message msg = queue.next(); // might block
            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 tracetag = me.mtracetag;
            long slowdispatchthresholdms = me.mslowdispatchthresholdms;
            long slowdeliverythresholdms = me.mslowdeliverythresholdms;
            if (thresholdoverride > 0) {
                slowdispatchthresholdms = thresholdoverride;
                slowdeliverythresholdms = thresholdoverride;
            }
            final boolean logslowdelivery = (slowdeliverythresholdms > 0) && (msg.when > 0);
            final boolean logslowdispatch = (slowdispatchthresholdms > 0);

            final boolean needstarttime = logslowdelivery || logslowdispatch;
            final boolean needendtime = logslowdispatch;

            if (tracetag != 0 && trace.istagenabled(tracetag)) {
                trace.tracebegin(tracetag, msg.target.gettracename(msg));
            }

            final long dispatchstart = needstarttime ? systemclock.uptimemillis() : 0;
            final long dispatchend;
            try {
                msg.target.dispatchmessage(msg);
                dispatchend = needendtime ? systemclock.uptimemillis() : 0;
            } finally {
                if (tracetag != 0) {
                    trace.traceend(tracetag);
                }
            }
            if (logslowdelivery) {
                if (slowdeliverydetected) {
                    if ((dispatchstart - msg.when) <= 10) {
                        slog.w(tag, "drained");
                        slowdeliverydetected = false;
                    }
                } else {
                    if (showslowlog(slowdeliverythresholdms, msg.when, dispatchstart, "delivery",
                            msg)) {
                        // once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
                        slowdeliverydetected = true;
                    }
                }
            }
            if (logslowdispatch) {
                showslowlog(slowdispatchthresholdms, dispatchstart, dispatchend, "dispatch", msg);
            }

            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();
        }
    }

第2行:final looper me = mylooper();

public static @nullable looper mylooper() {
    return sthreadlocal.get();
}

第6行:拿到改looper实例中的mqueue(消息队列)

第23~98行:进入了一个死循环,

第24行:message msg = queue.next(); next()方法里会一直去取消息,然后会加锁,就会一直堵塞进程,这也就是我们经常说的looper死循环为什么不会导致死机.在这next()源码就不粘贴了,后面会说这个为什么不会死机的问题.

第57行: 调用msg.target.dispatchmessage(msg); 把消息交给msg的target的dispatchmessage()方法去处理.msg的target是什么呢?其实就是handler对象,下面会分析.

第97行:释放消息占用的资源

looper的主要作用:

与当前线程绑定,保证一个线程只会有一个looper实例,同时一个looper实例也是只有一个messagequeue.

loop()方法,不断从messagequeue中去取消息,交给消息的target属性的dispatchmessage()去处理.

2.handler

使用handler之前,我们都是初始化一个实例,比如用于更新ui线程,我们会在声明的时候直接初始化,或者在oncreate中初始化handler实例.所以我们首先看handler的构造方法,

看其如何与messagequeue联系上的,它的子线程中发送的消息(一般发送的消息都是在非ui线程)怎么发送到messagequeue中的.

public handler(callback callback) {
        this(callback, 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();
        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;
    }

第15行:通过looper.mylooper()获取了当前线程保存的looper实例,然后在19行又获取了这个looper实例中保存的messagequeue(消息队列)

这样就保证了handler的实例与我们looper实例中messagequeue关联上了,

然后我们再看最常用的sendmessage方法:

public final boolean sendmessage(message msg)
{
    return sendmessagedelayed(msg, 0);
}

public final boolean sendemptymessagedelayed(int what, long delaymillis) {
    message msg = message.obtain();
    msg.what = what;
    return sendmessagedelayed(msg, delaymillis);
}

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;
        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);
    }

看到最后我们发现最后调用了sendmessageattime,在此方法内部有直接获取messagequeue然后调用了enqueuemessage方法,我们再来看此方法:

private boolean enqueuemessage(messagequeue queue, message msg, long uptimemillis) {
        msg.target = this;
        if (masynchronous) {
            msg.setasynchronous(true);
        }
        return queue.enqueuemessage(msg, uptimemillis);
    }

enqueuemessage中首先为meg.target赋值为this, 在looper的loop()方法会取出每个msg然后交给msg,target.dispatchmessage(msg)去处理消息,也就是把当前的handler作为

msg的target属性,最终会调用queue的enqueuemessage的方法,也就是说handler发出饿消息,最终会保存到消息队列中去.

现在已经很清楚了:looper会调用prepare()和loop()方法,在当前执行的线程中保存一个looper实例,这个实例会保存一个messagequeue对象,然后在当前的线程进入一个

无限循环中去,不断地从messagequeue中读取handler发来的消息.然后在回调创建这个消息的handler的dispatchmessage()方法.下面看一下dispathmessage方法:

public void dispatchmessage(message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handlecallback(msg);
        } else {
            if (mcallback != null) {
                if (mcallback.handlemessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handlemessage(msg);
        }
    }

第10行: 调用了handlemessage()方法,下面我们看这个方法:

/**
* subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handlemessage(message msg) {
}

可以看到这个是一个空方法,为什么呢?因为消息的最终回调是由我们控制的,我们在创建handler的时候都是重写handlemessage方法,然后根据msg.what进行消息处理的

例如:

private handler mhandler = new handler()
    {
        public void handlemessage(android.os.message msg)
        {
            switch (msg.what)
            {
            case value:

                break;

            default:
                break;
            }
        };
    };

整个流程已经说完了,总结一哈:

1.首先looper,prepare()方法在本线程中保存了一个looper实例,然后该实例中保存一个messagequeue对象;因为looper.prepare()在一个线程中只能调用一次,

所以messagequeue在一个线程中只会存在一个.

2.looper.loop()会让当前的线程进入一个无限循环,不断地从messagequeue的实例中读取消息,然后回调,msg.target.dispatchmessage(msg)方法.

3.handler的构造方法,会首先得到当前线程中保存的looper实例,进而与looper实例的messagequeue相关联.

4.handler的sendmessage()方法,会给msg的target赋值为handler自身,然后加入messagequeue中.

5.在构造handler实例时,我们会重写handlermessage方法.也就是msg.target,dispatchmessage(msg)最终调用的方法.

回过头来来看我们的之前的六个问题:

二、分析问题

1.一个线程有几个handler?

我相信大家应该都使用过handler,所以这个问题的答案:多个

这个问题没有什么好分析的,大家也亲身使用过!

2.一个线程有几个looper?如何保证?

一个线程能有多个handler,那么会产生多少个looper呢? 答案: 1个

为什么?如何保证呢?

在源码分析中,可以看到stheadlocal会实例一个looper,如果在同一个线程中再次调用looper.prepare方法,会抛出异常:only one looper may be created per thread

说明了同一个线程只能实例looper对象.

3.handler内存泄漏原因?

为什么其他的内部类没有说过这个问题?

handler内存泄漏原因? 答案: 内部类引用外部类方法

private handler mhandler =new handler(){
        @override
        public void handlemessage(message msg) {
            super.handlemessage(msg);
            switch (msg.what){
                case 0:
                    setlog();
                    break;
                default:
                    break;
            }

        }
    };

 private void setlog() {
        log.d(tag,"this is log!");
    }

    @override
    public void onclick(view v) {
        switch (v.getid()){
            case r.id.create_xml:
                log.d(tag,"create_xml");
                mhandler.sendmessagedelayed(0,1000*60);
                break;
             default:
                break;
    }

创建一个匿名内部类handler, 这时候我发延迟sendmessagedelayed()执行setlog()方法,但这个时候我如果强行关闭activity,这个时候activity会被销毁,但是这个handler得不到

释放,因为还要延迟一分钟才能执行setlog()方法,这个时候就会造成内存泄漏.

其他的内部类为什么不会?

很简单,比如listview的viewholder这个常用的匿名内部类,如果当主activity销毁,这个时候viewholder内部类,也是直接被销毁的!所以不会出现内存泄漏问题!

4.为何主线程可以new handler?

如果在想要在子线程中new handler 要做些什么准备?

由前面的讲解，可以看出new handler的条件是需要一个looper对象，而looper对象需要调用两个方法prepare()和loop()方法，大家可以看下面主线程的main方法

public static void main(string[] args) {
        trace.tracebegin(trace.trace_tag_activity_manager, "activitythreadmain");

        // install selective syscall interception
        androidos.install();

        // closeguard defaults to true and can be quite spammy.  we
        // disable it here, but selectively enable it later (via
        // strictmode) on debug builds, but using dropbox, not logs.
        closeguard.setenabled(false);

        environment.initforcurrentuser();

        // make sure trustedcertificatestore looks in the right place for ca certificates
        final file configdir = environment.getuserconfigdirectory(userhandle.myuserid());
        trustedcertificatestore.setdefaultuserdirectory(configdir);

        process.setargv0("<pre-initialized>");

        looper.preparemainlooper();

        // find the value for {@link #proc_start_seq_ident} if provided on the command line.
        // it will be in the format "seq=114"
        long startseq = 0;
        if (args != null) {
            for (int i = args.length - 1; i >= 0; --i) {
                if (args[i] != null && args[i].startswith(proc_start_seq_ident)) {
                    startseq = long.parselong(
                            args[i].substring(proc_start_seq_ident.length()));
                }
            }
        }
        activitythread thread = new activitythread();
        thread.attach(false, startseq);

        if (smainthreadhandler == null) {
            smainthreadhandler = thread.gethandler();
        }

        if (false) {
            looper.mylooper().setmessagelogging(new
                    logprinter(log.debug, "activitythread"));
        }

        // end of event activitythreadmain.
        trace.traceend(trace.trace_tag_activity_manager);
        looper.loop();

        throw new runtimeexception("main thread loop unexpectedly exited");
    }

这个main方法，是所有的程序启动之前，都要走的这个main方法

第20行：调用了一个looper.preparemainlooper();

第47行：调用了一个looper.loop()；

而looper.preparemainlooper()源码：

public static void preparemainlooper() {
        prepare(false);
        synchronized (looper.class) {
            if (smainlooper != null) {
                throw new illegalstateexception("the main looper has already been prepared.");
            }
            smainlooper = mylooper();
        }
    }

第2行：可以看到调用了looper里的prepare()方法；

所以说可以在一个主线程中直接new handler

那如果在一个子线程new handler的话，需要做什么准备？

当然是要需要：调用一个looper.prepar()和looper.loop()方法了。

5.子线程中维护的looper,消息队列无消息的时候的处理方案是什么?有什么用?

在子线程使用handler时，调用looper.loop()方法，在上面的源码中，可以看到【message msg = queue.next(); // might block】会一直卡死在这个地方？那我们怎么解决这个问题呢？

在looper方法中有个quitsafely()方法，这个方法会干掉messagequeue(消息队列)中的所有消息而释放内存和释放线程。

这个时候回到第四个问题，在子线程中创建handler，需要准备什么？

调用三个方法：

• looper.prepare()
• looper.loop()
• handler.getlooper().quit();

6.looper死循环为什么不会导致应用卡死?

了解这个问题，首先我们要了解,什么情况下才会导致应用卡死?

卡死也就会会出现应用无响应,也就是我们常说的anr,出现anr问题有两种:

• 在5秒内没有响应输入事件,如:按键按下,屏幕触摸
• broadcastreceiver在10秒内没有执行完毕

了解这个了我们就会发现,在导致looper死循环的问题是message msg = queue.next()这个方法,看了next()源码,简单的可以说这个程序是在睡眠,从而在next()方法中调用wake()方法可以唤醒程序,从而不会导致应用出现anr问题.

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