源码解析 Handler 面试中的那些事儿

写在前面

CSDN话题挑战赛第1期

• 活动详情地址：https://marketing.csdn.net/p/bb5081d88a77db8d6ef45bb7b6ef3d7f

• 参赛话题：前端面试宝典

• 话题描述：欢迎各位加入话题创作得小伙伴，如果我没有猜错得话，我觉得你是应该同我一样是一位前端人。如今前端在IT事业中的占比越来越重，已经成为不可缺少的部分，前端技术也是层出不穷，各种技术类、技术框架也蜂拥而出，前端面试的难度也随之增加，如果我们拥有一套前端面试宝典。如果你是应聘者：你就可以从容的solo面试官，如果你是面试官：你就可以将应聘者拷问到骨子里！
  总之我们大家一起将自己的面试经验以及学习到的知识点汇聚于此，形成一套体系的前端面试宝典。让读者无论是面试还是学习都能够有非常大的收获。就让我们携手共筑前端面试宝典吧！！！

• 创作模板：

前言

在Android 的中，高级面试中，我们经常会被问到Handler 相关的知识点，而且占重比例还比较大，这是什么呢？下面一起来看一张图：

由上图我们可以看出，整个APP 的启动流程： Launcher(APP): zygote -> jvm -> ActivityThread.main() ActivityThread.main() 就是我们APP 独有的main 启动方法，如图所示，绿色的部分，就是Handler 为我们开辟的独有空间，启动主线程独有的Looper，将当前App 独立出来。

由此我们可以得出一个结论：Handler 并不是只属于进程通讯，进程通讯只是Handler 的附属功能，而Handler 的真正功能是 所有的代码，都是在Handler 中运行的

1、一个线程有几个Handler

考点

这里面试官其实想了解的是，你对Handler的认知，如果这个问题打不出来，那么面试官也不会再去问了。

答案

在说答案之前，先看一直 Handler 的执行流程图：

由上图，我们可以看出：

• 一个线程里面，可以创建N个的Handler，如hander.sentXXX、 handler.postXX 都是在创建一个Handler。 每一个message，就是我们插入到消息队列 中的消息节点。

2、一个线程有几个Looper？如何保证

考点

这里面试官其实想了解的是，你对Handler 流程及源码的理解。

答案

• 在回答这个问题之前，我们再看一下Handler 的执行流程图：
  handler -> sendMessage -> messageQueue.enqueueMessage -> looper.loop() -> messasgeQueue.next() -> handler.dispatchMessage() -> handler.handerMessage() ，handler 发送message，进入messageQueue.enqueueMessage 队列，进入looper中经过loop 死循环的不断遍历，驱动队列一直前进，经过handler.dispatchMessage() 分发给handler.handerMessage，这样我们就走完了整个的Handler 流程，也可以直接看错，一个线程中，只有一个Looper。
• 如何保证的呢？ThreadLocal 多线程，线程上下文的存储变量，其实ThreadLocal 并不能存储任何的东西，但是在ThreadLocal 中，有一个ThreadLocalMap 集合，里面存储的 ，this 就是上下文，唯一的ThreadLocal key，key 唯一了，那么value 也就是唯一的，ThreadLocal在创建的时候，会有一个判断，如果已经创建了，会报异常，所以一个线程有唯一的ThreadLocal 就有唯一的looper。如下图：

ThreadLocal 线程隔离工具类

ThreadLocal 创建源码

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

考点

应该是考官想知道，你对于GC回收 JVM 相关的东西吧。

答案

在这里，我我们先看一段代码：

    Handler handler = new Handler(){
        @SuppressLint("HandlerLeak")
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            Log.d("tiger", "handleMessage: ");
            View view = null;
            click(view);
            MainActivity2.this.click(view);
        }
    };


    public void click(View view) {
        
    }

• 上面代码片段中的handler 代码，会标黄，并给予一个警告：这个处理程序类应该是静态的，否则可能发生内存泄漏。
• 那么为什么其他类不会有呢？
  生命周期的问题。流程 sendMessage -> sendMessageAtTime -> enqueueMessage 在 enqueueMessage 中，有段代码 msg.target = this;，意思就是Message 会持有当前的handler，handler 已经成为了massage的一部分，假如我设置一个消息需要等待20分钟后执行，那么就意味，我的message会一直等待20分钟之后才会执行，message 持有 handler，handler 持有 (this)activity，这样就导致GC无法回收，JVM 通过可达性算法，告诉我们，没法到达，就无法回收。内部类的生命周期，一旦在外部类生命周期中被别的生命周期持有了，那么外部类也不能被释放。

4、为何主线程可以new Handler？如果想要在子线程中new Handler 要做些什么?

考点

好烦啊，我也不知道啊，为什么还要要求这个？

答案

• 在APP 启动的时候，就在ActivityThread.main() 方法中，就创建了looper.loop() ，源码如下：
  
• 那么如何在子线程中new Handler呢？只需要在子线程中，手动添加 Looper.prepare(); 和 Looper.loop(); 就可以了。请看下面代码

    public void click (View view){
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Looper.prepare();
                    mHandler = new Handler() {
                        public void handleMessage(Message msg) {
                            // do something()
                        }
                    };
                    Looper.loop();
                }
            }).start();
        }

5、子线程中维护的Looper，消息队列无消息的时候的处理方法是什么？有什么用？

考点

对于源码的掌握程度

答案

• 子线程中维护的Looper 在无消息的时候调用quit，可以结束循环。loop() 是一个死循环，想要退出，必须msg == null。请看下面源码：

public static void loop() {
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }
            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

• 只有在调用quit 的时候，才会返回null。

Message next() {
        for (;;) {
            synchronized (this) {
                if (mQuitting) {
                    dispose();
                    return null;
                }
            }
        }
    }

void quit(boolean safe) {
        synchronized (this) {
            if (mQuitting) {
                return;
            }
            mQuitting = true;
        }
    }

• 所以使用quit() 唤醒队列，执行loop() 退出循环，子线程looper 不在执行了。

• 消息入队：根据时间排序，当队列满的时候，阻塞，直到用户通过next() 取出消息。当next 方法被调用的时候，通知MassageQueue 可以消息入队。
• 消息出队：由Looper.loop()进行循环, 对queue 进行轮询操作，当消息达到执行时间就取出来，当MessageQueue 为空的时候，队列阻塞，等消息调用queue massage 的时候，通知队列，可以取出消息，停止阻塞。
• handler 没有使用多线程中的阻塞队列 BlockQueue，因为主线程（系统）也在使用，如果使用BlockQueue 设置上限的话，系统可能会出现卡顿等情况。

• 从上图中，我们看可以出，handler 是一个生产者 - 消费者的设计模式。下面我们来看一下，looper 中的两种循环阻塞方式：

1. 执行时间阻塞（没有到执行时间），nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis) 执行阻塞操作，timeoutMillis 为 -1 表示无限等待，直到事件发生为止，如果为0，无需等待，立即执行。请看下面源码：

    Message next() {
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);// 循环进入阻塞状态,等待执行时间到达后唤醒
            synchronized (this) {
                if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {
                        // 消息不为空,并且没有到执行时间,nextPollTimeoutMillis 不为-1
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    }
                }
                // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
                if (mQuitting) {
                    dispose();
                    return null;
                }
            }
        }
    }

2. MessagaQueue 为空，执行阻塞，等待唤醒。当插入消息时，主动唤醒，请看下面源码：

    Message next() {
        if (ptr == 0) { // mPtr==0,表示中断循环,
            return null;
        }

        int pendingIdleHandlerCount = -1;
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
            synchronized (this) {
                if (msg != null) {
                } else {
                    // 无消息,timeoutMillis为-1表示无限等待,直到有事件发生为止
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
            }
        }
    }
    // mPtr==0
    private void dispose() {
        if (mPtr != 0) {
            nativeDestroy(mPtr);
            mPtr = 0;
        }
    }
    // 唤醒
    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
        synchronized (this) {
            boolean needWake;
            Message p = mMessages;
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            }
            // mPtr != 0 循环没有中断,进行唤醒操作.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

6、既然可以存在多个Handler 往MessageQueue 中添加数据（发消息时各个Handler 可能处于不同线程），那它内部是如何确保线程安全的？

考点

线程锁，后续会更多 synchronized 相关的东西

答案

• synchronized锁: synchronized内置锁，它是由jvm自动完成的，插入和取都需要锁，因为取的时候,可能正在插入。它是锁的对象,因为MessageQueue 每个线程中只有一个Looper，每个Looper又只有一个MessageQueue.

7、我们使用Message 时应该如何创建它？

考点

难道是想知道有没有使用过？

答案

• 在创建Message 对象时，有三种方法：

1. Message message = new Message();
2. Message message1 = Message.obtain(); 查看源码的时候，发现内部调用的也是obtain() 方法。
3. Message message2 = handler.obtainMessage();

8、Looper 死循环为什么不会导致应用卡死

考点

难道是 ANR 的机制？

答案

• 应用卡死也就是发生ANR,那什么是ANR?ANR是如何检测的，知道了ANR是如何检测的，我们就知道Looper死循环为什么不会导致应用卡死?

什么是ANR?

• ANR指的是应用无响应,ANR主体实现在系统层。所有与ANR相关的消息，都会经过系统进程(AMS)调度，然后派发到应用进程完成对消息的实际处理，同时，系统进程设计了不同的超时限制来跟踪消息的处理。 一旦应用程序处理消息不当，超时限制就起作用了， 它收集一些系统状态，比如CPU/IO使用情况、进程函数调用栈，并且报告用户有进程无响应了(ANR对话框)。

总结

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