Android Handler工作原理解析

简介

在android 中，只有主线程才能操作 ui，但是主线程不能进行耗时操作，否则会阻塞线程，产生 anr 异常，所以常常把耗时操作放到其它子线程进行。如果在子线程中需要更新 ui，一般是通过 handler 发送消息，主线程接受消息并且进行相应的逻辑处理。除了直接使用 handler，还可以通过 view 的 post 方法以及 activity 的 runonuithread 方法来更新 ui，它们内部也是利用了handler 。在上一篇文章 android asynctask源码分析 中也讲到，其内部使用了 handler 把任务的处理结果传回 ui 线程。

本文深入分析 android 的消息处理机制，了解 handler 的工作原理。

handler

先通过一个例子看一下 handler 的用法。

public class mainactivity extends appcompatactivity {
  private static final int message_text_view = 0;
  
  private textview mtextview;
  private handler mhandler = new handler() {
    @override
    public void handlemessage(message msg) {
      switch (msg.what) {
        case message_text_view:
          mtextview.settext("ui成功更新");
        default:
          super.handlemessage(msg);
      }
    }
  };

  @override
  protected void oncreate(bundle savedinstancestate) {
    super.oncreate(savedinstancestate);
    setcontentview(r.layout.activity_main);
    toolbar toolbar = (toolbar) findviewbyid(r.id.toolbar);
    setsupportactionbar(toolbar);

    mtextview = (textview) findviewbyid(r.id.text_view);

    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        try {
          thread.sleep(3000);
        } catch (interruptedexception e) {
          e.printstacktrace();
        }
        mhandler.obtainmessage(message_text_view).sendtotarget();
      }
    }).start();

  }
}

上面的代码先是新建了一个 handler的实例，并且重写了 handlemessage 方法，在这个方法里，便是根据接受到的消息的类型进行相应的 ui 更新。那么看一下 handler的构造方法的源码:

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 that has not called looper.prepare()");
  }
  mqueue = mlooper.mqueue;
  mcallback = callback;
  masynchronous = async;
}

在构造方法中，通过调用 looper.mylooper() 获得了 looper 对象。如果 mlooper 为空，那么会抛出异常："can't create handler inside thread that has not called looper.prepare()"，意思是：不能在未调用 looper.prepare() 的线程创建 handler。上面的例子并没有调用这个方法，但是却没有抛出异常。其实是因为主线程在启动的时候已经帮我们调用过了，所以可以直接创建 handler 。如果是在其它子线程，直接创建 handler 是会导致应用崩溃的。

在得到 handler 之后，又获取了它的内部变量 mqueue， 这是 messagequeue 对象，也就是消息队列，用于保存 handler 发送的消息。

到此，android 消息机制的三个重要角色全部出现了，分别是 handler 、looper 以及 messagequeue。 一般在代码我们接触比较多的是 handler ，但 looper 与 messagequeue 却是 handler 运行时不可或缺的。

looper

上一节分析了 handler 的构造，其中调用了 looper.mylooper() 方法，下面是它的源码：

static final threadlocal<looper> sthreadlocal = new threadlocal<looper>();

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

这个方法的代码很简单，就是从 sthreadlocal 中获取 looper 对象。sthreadlocal 是 threadlocal 对象，这说明 looper 是线程独立的。

在 handler 的构造中，从抛出的异常可知，每个线程想要获得 looper 需要调用 prepare() 方法，继续看它的代码：

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));
}

同样很简单，就是给 sthreadlocal 设置一个 looper。不过需要注意的是如果 sthreadlocal 已经设置过了，那么会抛出异常，也就是说一个线程只会有一个 looper。创建 looper 的时候，内部会创建一个消息队列：

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

现在的问题是， looper看上去很重要的样子，它到底是干嘛的？
回答： looper 开启消息循环系统，不断从消息队列 messagequeue 取出消息交由 handler 处理。

为什么这样说呢，看一下 looper 的 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();
  
  //无限循环
  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
    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);
    }

    // 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();
  }
}

这个方法的代码有点长，不去追究细节，只看整体逻辑。可以看出，在这个方法内部有个死循环，里面通过 messagequeue 的next() 方法获取下一条消息，没有获取到会阻塞。如果成功获取新消息，便调用 msg.target.dispatchmessage(msg)，msg.target是 handler 对象(下一节会看到)，dispatchmessage 则是分发消息(此时已经运行在 ui 线程)，下面分析消息的发送及处理流程。

消息发送与处理

在子线程发送消息时，是调用一系列的 sendmessage、sendmessagedelayed 以及 sendmessageattime 等方法，最终会辗转调用sendmessageattime(message msg, long uptimemillis)，代码如下：

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);
}

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

这个方法就是调用 enqueuemessage 在消息队列中插入一条消息，在 enqueuemessage总中，会把 msg.target 设置为当前的handler 对象。

消息插入消息队列后， looper 负责从队列中取出，然后调用 handler 的 dispatchmessage 方法。接下来看看这个方法是怎么处理消息的：

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

首先，如果消息的 callback 不是空，便调用 handlecallback 处理。否则判断 handler 的 mcallback 是否为空，不为空则调用它的 handlemessage方法。如果仍然为空，才调用 handler 自身的 handlemessage，也就是我们创建 handler 时重写的方法。

如果发送消息时调用 handler 的 post(runnable r)方法，会把 runnable封装到消息对象的 callback，然后调用sendmessagedelayed，相关代码如下：

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;
}

此时在 dispatchmessage中便会调用 handlecallback进行处理：

 private static void handlecallback(message message) {
  message.callback.run();
}

可以看到是直接调用了 run 方法处理消息。

如果在创建 handler时，直接提供一个 callback 对象，消息就交给这个对象的 handlemessage 方法处理。callback 是 handler内部的一个接口：

public interface callback {
  public boolean handlemessage(message msg);
}

以上便是消息发送与处理的流程，发送时是在子线程，但处理时 dispatchmessage 方法运行在主线程。

总结

至此，android消息处理机制的原理就分析结束了。现在可以知道，消息处理是通过 handler 、looper 以及 messagequeue共同完成。 handler 负责发送以及处理消息，looper 创建消息队列并不断从队列中取出消息交给 handler， messagequeue 则用于保存消息。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。