Handler的原理分析这个标题，很多文章都写过，最近认真将源码逐行一字一句研究，特此也简单总结一遍。
首先是Handler整个Android消息机制的简单概括：
分三部分对消息机制的整个流程进行阐述：
-
Handler的创建，包括Looper、MessageQueue的创建； -
Handler发送消息，Message是如何进入消息队列MessageQueue的（入列）； -
Looper轮询消息，Message出列，Handler处理消息。
一、Handler创建流程分析
1.Handler如何被创建的
// 最简单的创建方式
public Handler() {
this(null, false);
}
// ....还有很多种方式，但这些方式最终都执行这个构造方法
public Handler(Callback callback, boolean async) {
// 1.检查内存泄漏
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());
}
}
// 2.通过Looper.myLooper()获取当前线程的Looper对象
mLooper = Looper.myLooper();
// 3.如果Looper为空，抛出异常
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;
}
首先，如何避免Handler的内存泄漏是一个非常常见的面试题，其实Handler的源码中已经将答案非常清晰告知给了开发者,即让Handler的导出类保证为static的，如果需要，将Context作为弱引用的依赖注入进来。
同时，在Handler创建的同时，会尝试获取当前线程唯一的Looper对象：
public final class Looper {
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
}
关于ThreadLocal，我在上一篇文章中已经进行了分析，现在我们知道了ThreadLocal保证了当前线程内有且仅有唯一的一个Looper。
2.Looper是如何保证线程单例的
那就是需要调用Looper.prepare()方法：
public final class Looper {
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();
}
}
这也就说明了，为什么当前线程没有Looper的实例时，会抛出一个异常并提示开发者需要调用Looper.prepare()方法了。
也正如上述代码片段所描述的，如果当前线程已经有了Looper的实例，也会抛出一个异常，提示用户每个线程只能有一个Looper（throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");）。
此外，在Looper实例化的同时，也创建了对应的MessageQueue，这也就说明，一个线程有且仅有一个Looper，也仅有一个MessageQueue。
二、发送消息流程分析
1.sendMessage()分析
sendMessage()流程如下：
// 1.发送即时消息
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
// 2.实际上是发射一个延时为0的Message
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
// 3.将消息和延时的时间进行入列（消息队列）
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);
}
// 4.内部实际上还是执行了MessageQueue的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);
}
注意第四步实际上将Handler对象最为target，附着在了Message之上；接下来看MessageQueue类内部是如何对Message进行入列的。
2.MessageQueue消息入列
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
//... 省略部分代码
synchronized (this) {
msg.markInUse();
msg.when = when;
// 获得链表头的Message
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// 若有以下情景之一，将Message置于链表头
// 1.头部Message为空，链表为空
// 2.消息为即时Message
// 3.头部Message的时间戳大于最新Message的时间戳
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// 反之，将Message插入到链表对应的位置
Message prev;
// for循环就是找到合适的位置，并将最新的Message插入链表
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue的数据结构本身是一个单向链表。
三、接收消息分析
当Handler创建好后，若在此之前调用了Looper.prepare()初始化Looper，还需要调用Looper.loop()开始该线程内的消息轮询。
1.Looper.loop()
public static void loop() {
// ...省略部分代码
// 1. 获取Looper对象
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
// 2.获取messageQueue
final MessageQueue queue = me.mQueue;
// 3. 轮询消息，这里是一个死循环
for (;;) {
// 4.从消息队列中取出消息，若消息队列为空，则阻塞线程
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
return;
}
// 5.派发消息到对应的Handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
// ...
}
}
比较简单，需要注意的一点是MessageQueue.next()是一个可能会阻塞线程的方法，当有消息时会轮询处理消息，但如果消息队列中没有消息，则会阻塞线程。
2.MessageQueue.next()
private native void nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis);
Message next() {
// ...省略部分代码
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
// ...
// native方法
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
// 从消息队列中取出消息
if (msg != null) {
// 当时间小于message的时间戳时，获取时间差
if (now < msg.when) {
// 该值将会导致在下次循环中阻塞对应时间
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 取出消息并返回
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
msg.markInUse();
return msg;
}
}
// ...
}
}
注意代码片段最上方的native方法——循环体内首先调用nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)，这是一个native方法，实际作用就是通过Native层的MessageQueue阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒的时间:
- 1.如果nextPollTimeoutMillis=-1，一直阻塞不会超时。
- 2.如果nextPollTimeoutMillis=0，不会阻塞，立即返回。
- 3.如果nextPollTimeoutMillis>0，最长阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒(超时)，如果期间有程序唤醒会立即返回。
搞清楚这一点，其它就都好理解了。
3.最终将消息发送给Handler
正如上文所说的，msg.target.dispatchMessage(msg)实际上就是调用Handler.dispatchMessage(msg),内部最终也是执行了Handler.handleMessage()回调：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
// 如果消息没有定义callBack，或者不是通过
// Handler(Callback)的方式实例化Handler,
// 最终会走到这里
handleMessage(msg);
}
}
参考&感谢
- 《Android开发艺术探索》
- 深入理解MessageQueue
- Android Handler：手把手带你深入分析 Handler机制源码
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