Android HandlerThread 消息循环机制之源码解析
关于 HandlerThread 这个类，可能有些人眼睛一瞟，手指放在键盘上，然后就是一阵狂敲，马上就能敲出一段段华丽的代码：
HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("handlerThread");
handlerThread.start();
Handler handler = new Handler(handlerThread.getLooper()){
public void handleMessage(Message msg) {
...
}
};
handler.sendMessage(***);仔细一看，没问题啊（我也没说代码有问题啊），那请容许我说一句，“这代码敲也敲完了，原理懂不？”
为什么要扯这玩意，没什么理由，就是不小心看了这篇文章Android消息循环机制源码分析。学姐说了，源码都没看，没分析，还敢说你懂。原本还觉得自己懂了点，看完这句话，顿时就不确定了。于是，自觉打开了 AS …
前言
首先，先给各位看官打个预防针，待会要讲的东西可能有点多，有点绕，涉及的类包含有：HandlerThread、Thread、Handler、Looper、Message、MessageQueue，可能有些人已经遭不住啦，有种想要关闭网页的冲动。不要慌，刚开始我看源码的时候我也不知道最終会牵扯这么一大串出来，但仔细理一理后，其实就是那么回事。
一、擒贼先擒王 HandlerThread
这件事情的源头都是因它而起的，不先找它先找谁。
首先，HandlerThread 是什么gui，感觉像是 Handler 和 Thread 的结合体。点进源码一看：public class HandlerThread extends Thread {} 没什么好说的，原来是一个线程的子类。那么接下来就要看看这个 HandlerThread 到底有什么特殊之处。
HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("handlerThread");
handlerThread.start();跟正常线程的创建、启动步骤一样，线程已启动，那势必会执行其 run() 方法。为了方便下面流程的分析，这里先用代码块1表示：
#HandlerThread.java
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}其中，Looper 就代表我们经常说的消息循环，Looper.prepare() 就代表消息循环执行前的一些准备工作。
二、抓捕各种小弟(Looper、MessageQueue、Message)
既然上面已经谈到Looper，那就来看一下它的几个方法：Looper.prepare() 和 Looper.loop()。
代码块2
#Looper.java
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));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread; 上面一路下来还是挺清晰的，总结一下：因为一个 Thread 只能对应有一个 Looper，所以只有满足条件下才会将 Looper 对象存放在类型为 ThreadLocal 的类属性里。当然在这之前还是要先 new 一个 Looper 对象，而在 Looper 的构造方法中又创建了两个对象 ，分别为mQueue（消息队列）和 mThread（当前线程）。整个 prepare 过程其实主要是创建了三个对象：Looper、MessageQueue、Thread。
好了，Looper.prepare() 这个过程已经分析完了。接着我们再看代码块1，里面有一段同步代码块，目的是为了获取 Looper 对象。方法跳转过去一看，原来就是将之前存进 ThreadLocal 里的Looper 对象取出 。
#Looper.java
public static Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}接下来最关键的就是 Looper.loop() 这句代码，它也是 HandlerThread 这个类存在的价值所在。只要一执行这句代码，也就代表真正的消息循环开始啦：代码块3
#Looper.java
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();
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();
}
}这个方法的作用就是开始从消息队列中循环取出消息。那这个消息队列又从哪来的呢，还记得我们在Looper.prepare() 中创建 Looper 对象的时候在其构造方法中 new 两个对象嘛，一个 MessageQueue，一个Thread。在这里要想使用消息队列，首先需要先获取 Looper 实例，毕竟消息队列 MessageQueue 是作为其成员属性而存在的；接着获得了消息队列的对象，并进入一个貌似死循环的控制流中。这个 for 语句干的事情就是不断的从消息队列 MessageQueue 里取出消息，然后发送出去。具体谁来处理这些消息马上揭晓。下面的代码就是不断地取出消息：
#Looper.java
Message msg = queue.next()接下去的内容可能就需要各位看官对数据结构有点了解了，我们一步一步嵌进去看一下。代码块4
#MessageQueue.java
Message next() {
...
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;
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());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// 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) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
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);
}
...
}
}其它可以先不管，我们直接跳转到 synchronized 这同步代码块里。我们看到Message msg = mMessage; 这个 mMessage 对象就是一个消息 Message，只不过这个 Message 类里面附带了一种数据结构：链表。我们不妨看一下这个类：
public final class Message implements Parcelable {
...
// sometimes we store linked lists of these things
/*package*/ Message next;
...
}不难看出，Message 类中包含了一个 Message 类型的属性，作用就是指向下一条消息，依次类推，最終形成一个链表结构。只不过这里链表中的消息是要经过特殊处理的，并不是每进来一条消息就直接追加到尾部。因为 Android 系统中的消息是有时间机制的，每条消息都会附加一个时间，这也是handler.sendMessageDelayed() 存在的意义。
接着看代码块4，先是对 msg 和 msg.target 进行判断，只要链表中中的消息不为空，同时消息的触发时间小于当前系统的时间，那么这个消息就会被取出来作为待发送的对象。这里 msg.target 是非常重要的，我们之所以能 handleMessage 全靠它，下面会分析到。
然后回到代码块3，通过
Message msg = queue.next(); // might block
拿到消息后，再由 msg.target 将消息分发出去
msg.target.dispatchMessage(msg);
那这个 msg.target 到底是个什么东西。看属性定义
/*package*/ Handler target;
居然是一个 Handler，通过它将消息分发出去，我们再看一下是怎样分发的：
#Handler.java
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}是不是有种茅塞顿开的感觉。在这我就直接透漏一下，Message 中的 callback 其实就是一个 Runnable 对象，handleCallback(msg); 就是执行其 run() 方法。这也是为什么我们可以通过 handler.post(new Runnable(){...})来发送消息，其实就是把Runnable对象赋给了Message的Callback 属性。而如果是正常的 handler.sendMessage()，那么肯定就是执行下面的语句咯。我们可以在创建 Handler 对象的时候指定一个回调接口 Callback。当然不指定也没事，我们最終还是可以通过 handleMessage(msg) 来获取待处理的消息。最后，我们还是要对这条消息进行回收重用的嘛msg.recycleUnchecked();
好了，关于Looper.prepare() 和 Looper.loop() 这两个方法就介绍到这。我们再来补充一下，消息队列之所以有消息，那肯定得有谁提供瑟。答案就是 Handler。我们经常的操作就是handler.sendMessage(msg);，代码块5
#Handler.java
public final boolean sendMessage(Message msg) {
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
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);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}#MessageQueue.java
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("MessageQueue", 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;
}我觉得我也没什么好说的，赤裸裸的将流程一步一步的贴出来。一句话，对传入进来的 Message 进行封装，什么 msg.when、msg.target，通通在这里搞定。现在仔细回想 Looper.loop() 里面对 msg 的处理，之前的各种❓是不就烟消云散啦。后面就顶多就是将消息添加到消息链表中，同时如我前面所说的那样，要根据 msg.when 的时间插入到合适的位置中去。
总结
至此，整个消息循环机制就分析完啦，原始代码：
HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("handlerThread");
handlerThread.start();
Handler handler = new Handler(handlerThread.getLooper()){
public void handleMessage(Message msg) {
...
}
};
handler.sendMessage(***);再看一下具体操作流程:
- handlerThread.start() -> Looper.prepare() -> Looper.loop() -> queue.next() -> msg.target.dispatchMessage(msg) -> handleMessage(msg)
- handler.sendMessage(msg) -> queue.enqueueMessage(msg)
由于上面的一切操作都是在一个新线程的 run() 方法中执行，所以不会阻塞 UI 线程，分析完毕。
这时可能有些人就站出来了，这 HandlerThread 感觉也没啥啊，我直接用 Thread 也可以搞定一切。设想一下，加入现在有10个后台任务需要执行，按照传统的做法就是执行10遍 new Thread(某个Runnable对象).start() 首先你是创建了10个匿名对象，这资源消耗多少暂且不说，你还不能很好的控制它们，这样很容易造成内存泄漏。若是将这些后台任务打包成成一个个 Message 然后再发送出去，首先是线程可以得到重用，再者我们还可以 remove 掉消息队列中的消息，再一定程度上避免了内存泄漏。好了，该说的都说完了，可能需要各位看官自己脑补一下、消化一下。