Handler底层机制

 安卓的底层是Linux系统，了解Android Handler底层之前，需要了解一下Linux 知识。

• 文件描述符（file descriptor）是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。

• epoll：IO多路复用机制，可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，可以同时监控多个描述符，当某个描述符就绪(读或写就绪)，则立刻通知相应程序进行读或写操作）。
   每次注册新的事件到epoll句柄中时（在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD），会把所有的fd拷贝进内核，而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。epoll都是使用waitqueue调用callback函数去wakeup你的异步等待线程的，如果设置了timeout的话就起一个timer，epoll的waitqueue callback函数把当前的有效fd加到ready list，然后唤醒异步等待进程，所以epoll函数返回的就是这个ready list。ready list中包含所有有效的fd，所以kernel不用去遍历所有的fd，用户空间程序也不用遍历所有的fd，而只是遍历返回有效fd链表。

• pipe:管道,使用I/O流操作,Linux 系统中的一种进程间通信机制。简单来说，管道就是一个文件，在管道的两端，分别是两个打开文件的文件描述符。这两个打开文件描述符都是对应同一个文件，其中一个是用来读的，别一个是用来写的，一般的使用方式就是，一个线程通过读文件描述符中来读管道的内容。当管道没有内容时，这个线程就会进入等待状态，而另外一个线程通过写文件描述符来向管道中写入内容。写入内容的时候，如果另一端正有线程正在等待管道中的内容，那么这个线程就会被唤醒。在管道机制的实现中，又使用 epoll 机制来监听读写事件。

归入主题，handler底层是怎么运作的呢？

MessageQueue的底层实现是利用管道和epoll机制来实现的。

 MessageQueue 在构造方法中，会调用 native 方法 nativeInit 方法，在NativeMessageQueue 的构造方法中，会构造一个 JNI 层的 Looper。Looper.loop()有个for死循环，它调用了MessageQueue下的next方法。

 如上图，nextPollTimeoutMillis这个变量，这个变量代表MessageQueue下次被唤醒的时间。MessageQueue里Message在加入队列的时候，会按照执行的时间顺序排列；每次消息入队列时，MessageQueue都会尽量计算出一个精确的时间。假如这个时间是计算出来是1000ms，如果消息队列中没有消息需要马上处理时，会判断用户是否设置了Idle Handler。如果有的话，则会尝试处理mIdleHandlers中所记录的所有Idle Handler。此时会逐个调用这些Idle Handler的queueIdle()成员函数，再次调用nativePollOnce()方法，线程阻塞住，不占用资源。当时间到了，会往管道流中写入字节流，唤醒线程，处理Message。

Looper队列的阻塞唤醒的功能是怎么实现的？

 MessageQueue 是按照消息触发时间的先后顺序排列的，队列头部的消息是最早触发的。当有消息加入，会从队列头部开始遍历，插入到合适的位置，以保证所有消息的时间顺序。如果当前线程处于空闲等待状态，需要调用 nativeWake 来唤醒。

static void android_os_MessageQueue_nativeWake(JNIEnv* env, jobject obj, jint ptr) {
    // ptr 获取 NativeMessageQueue
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast(ptr);  
    return nativeMessageQueue->wake();  
}

唤醒请求转发到 Looper wake，往管道写入内容，从而唤醒线程。

void Looper::wake() {  
    ......  
  
    ssize_t nWrite;  
    do {
        nWrite = write(mWakeWritePipeFd, "W", 1);  // 先管道中写入 "W
    } while (nWrite == -1 && errno == EINTR);  
  
    .......  
}

当消息队列中没有消息处理时，线程会进入空闲等待状态，具体是通过 Looper 调用 epoll_wait。
附图，

• 总结：
   线程在进入循环之前，会在 JNI 创建管道，当消息队列为空时，线程处于空闲等待状态。通过 epoll 机制监听 EPOLLIN 事件，当有新事件进入消息队列时，并且当前线程处于空闲状态，通过向管道写入数据，来唤醒线程。