Handler机制原理解析（一）

Handler机制原理解析（一）

我们都知道，在Android中，主线程也叫UI线程是负责界面更新的，子线程或者工作线程适合做网络请求，数据库等耗时操作。如果在主线程中执行耗时操作可能引发ANR异常。那么，按照要求，各线程各司其职，工作完了结果如何让其他线程知道呢？为了解决线程间通信问题，Android为我们提供了一种方案：Handler。接下来我们从使用入手，慢慢分析Handler到底是如何工作的。

1、使用

一般的，我们会在UI线程中new一个Handler对象，并实现handleMessage，这个方法是运行在主线程的，可以进行更新UI操作；而在需要工作线程的时候，可以去创建一个，并在工作线程有了工作结果之后通过Handler对象sendMeassage（这时候是在工作线程），可以将结果封装在Meassage中。发送完之后，就会在handleMeassage方法中执行处理（这里就到了UI线程）。使用起来非常的方便，那么，究竟Android是如何做到在线程间通信的呢？

2、原理解析

2.1初始化

按照使用的思路，我们先看看，new Handler到底做了什么

    public Handler() {
        this(null, false);
    }

一个无参构造，调用了一个2参的构造

    public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class 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;
    }

乍一看上去，似乎做了很多事，没关系，我们一点一点看，先看第一个if，没必要仔细研究，看log就可以知道，这是对可能发生的内存泄漏的处理，关于内存泄漏，本篇不做详述。接下来，Looper调用了一个静态方法，得到了一个mLooper对象，接下来对该成员判空，exception已经告诉我们了，必须先执行Looper.prepare，否则就要抛异常。这里跳到我们平常的使用中，好像没执行过prepare方法啊，怎么也没见这个异常呢？这里先给出结论，因为我们一般是在UI线程new的Handler，所以不需要我们手动调用，因为系统已经帮我们调用过了（如果在工作线程创建Handler，就需要手动调用了）。回到代码分析，我们还是先看看myLooper方法吧

    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

这里只有简单的一句，get，那么就看看吧，sThreadLocal是个啥

    // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
    static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

注意我把注释也贴出来了，注释中说道，直到你调用了prepare，否则get到的为null。前面我们说了，系统帮我们调用prepare了，所以这里肯定是可以get到的。同时我们也看到，ThreadLocal似乎是个容器，类型为Looper类型，我们get到的应该是个looper对象。怎么验证呢，好办，去Handler类中看看mLooper这个成员好了。

final Looper mLooper;

不出所料，还是个final的。这个Looper就是Handler核心类中的一个，目前为止，我们还不知道它是干啥的，不过从命名来看，好像个环。那么就先往下分析吧，mQueue = mLooper.mQueue。我们看看这句，是把Looper类的成员赋给了Handler的成员。那么我们去Looper中看看吧

final MessageQueue mQueue;

MeassageQueue，消息队列，应该就是放message的吧，就是我们通过handler，sendMeassage的message。虽然不能确定，看名字像。再看一下mCallback和mAsynchronus，就是无参构造时穿过来的参数。

2.2send

初始化到这里就差不多分析完了，除了我们熟知的Handler和Meassage外，只有知道还有2个核心类Looper和MessageQueue就好了。接下来我们看看Handler去sendMeassage到底是在干嘛（send方法有很多，最终都会调用到

    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);
    }

这里可以看到，首先，我们确保MessageQueue对象一定要存在，接下来，执行了enqueueMessage方法

    private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

首先，第一句，将this（Handler）赋给了Meassage的target，这个target是啥啊，Handler?

    /*package*/ Handler target;

Message类的成员给了我们答案，确实是这样。到这，我们回顾下，Looper是Handler的成员，MessageQueue是Looper同时也是Handler的成员，而Handler有是Message的成员，他们几个似乎有着不可告人的密码。不八卦了，还是回到代码分析，mAsynchronous，这个成员默认是false，不用管。下面又调用了个方法，我们去看看

    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        if (msg.target == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        if (msg.isInUse()) {
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                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();
            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.
                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.
                needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                Message prev;
                for (;;) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

这个方法实在挺大，不过，抓住问题的关键就好了，看方法名，就是给Message入队，入什么队，别忘了，queue.enqueueMessage，啥意思，MessageQueue拿着一个一个的Meassage，把它们放在合适的队列位置上，所谓合适，就是上面这个挺大的算法。

2.3handleMessage

到这里，初始化也分析了，send也分析了，怎么就走到handleMessage了呢？别忘了，我们还有一员大将没有登场呢，没错，就是Looper，它有个非常重要的方法，loop，方法也比较大，这里只用关键的部分。需要注意的是，这个方法也是Android帮我们调用的。如果想在工作线程中使用Handler，除了要prepare外还要loop。

    /**
     * Run the message queue in this thread. Be sure to call
     * {@link #quit()} to end the loop.
     */
    public static void loop() {
        ....
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            ....
            }
         ....
     }

这个方法的意思也不难，就是用个死循环来循环MessageQueue。如果队列中有Message就处理，那么处理是怎么处理的呢

msg.target.dispatchMessage(msg);

还记得Meassage的target吗，对了，就是前面说的关系不一般的Handler。那就看看吧

    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

这里最后一行，我们终于看到了，调用到了我们自己要实现的方法

    /**
     * Subclasses must implement this to receive messages.
     */
    public void handleMessage(Message msg) {
    }

注释也可以清楚的告诉我们，就是这里，到此，Handler的工作原理主体就分析完了。高兴之余，我们再看看，dispatch方法中的其他分支吧，callback是个啥，成员mCallback又是个啥

/*package*/ Runnable callback;

Message中，callback就是个Runnable。

final Callback mCallback;

public interface Callback {
    /**  * @param msg A {@link android.os.Message Message} object  * @return True if no further handling is desired  */  public boolean handleMessage(Message msg);
}

而在Handler中，Callback是个接口，也是处理message的，这个跟直接调用handlerMessage有啥区别呢，网上资料说是可以避免内存泄漏，本人是没有搞懂，忘大神指教。

3、结语

Handler的基本工作原理就分析完了。可是还有几个点我们都是一带而过的，比如内存泄漏，这个足够单独开个篇幅了；比如prepare，loop是什么时候调用的，如何调用的；比如，send（Runnable）是怎么处理的呢？那么就在下一篇简单说说后面2个部分吧。