Android多线程：深入分析 Handler机制源码（二）
前言
- 在
Android开发的多线程应用场景中，Handler机制十分常用 - 接下来，深入分析
Handler机制的源码，希望加深理解
目录
1. Handler 机制简介
定义
一套Android消息传递机制作用
在多线程的应用场景中，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到 UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理
- 为什么要用
Handler消息传递机制
答：多个线程并发更新UI的同时 保证线程安全。具体描述如下
- 总结
使用Handler的原因：将工作线程需操作UI的消息 传递 到主线程，使得主线程可根据工作线程的需求 更新UI，从而避免线程操作不安全的问题
2. 储备知识
在阅读Handler机制的源码分析前，请务必了解Handler的一些储备知识：相关概念、使用方式 & 工作原理
2.1 相关概念
关于 Handler 机制中的相关概念如下：
在以下分析中，直接使用英文名，跟源码同步，即
Handler、Message、Message Queue、Looper
2.2 使用方式
-
Handler使用方式因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（） - 下面的源码分析将依据使用步骤讲解
若还不了解，请务必阅读文章：Android开发：图文分析 Handler通信机制 的工作原理
2.3 工作原理
- 理解
Handler机制的工作原理，能很大程序帮助理解其源码 - 具体请看文章：Android开发：图文分析 Handler通信机制 的工作原理
3. Handler机制的核心类
在源码分析前，先来了解Handler机制中的核心类
3.1 类说明
Handler机制 中有3个重要的类：
- 处理器 类
（Handler） - 消息队列 类
（MessageQueue） - 循环器 类
（Looper）
3.2 类图
3.3 具体介绍
4. 源码分析
- 下面的源码分析将根据
Handler的使用步骤进行 -
Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（）
若还不了解，请务必阅读文章：Android开发：图文分析 Handler通信机制 的工作原理
- 下面的源码分析将依据上述2种使用方式进行
方式1：使用 Handler.sendMessage（）
- 使用步骤
/**
* 此处以 匿名内部类 的使用方式为例
*/
// 步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象
private Handler mhandler = new Handler(){
// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
...// 需执行的UI操作
}
};
// 步骤2：创建消息对象
Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象
msg.what = 1; // 消息标识
msg.obj = "AA"; // 消息内容存放
// 步骤3：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中
// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
mHandler.sendMessage(msg);
// 步骤4：开启工作线程（同时启动了Handler）
// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
- 源码分析
下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析
步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象
/**
* 具体使用
*/
private Handler mhandler = new Handler(){
// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
...// 需执行的UI操作
}
};
/**
* 源码分析：Handler的构造方法
* 作用：初始化Handler对象 & 绑定线程
* 注：
* a. Handler需绑定 线程才能使用；绑定后，Handler的消息处理会在绑定的线程中执行
* b. 绑定方式 = 先指定Looper对象，从而绑定了 Looper对象所绑定的线程（因为Looper对象本已绑定了对应线程）
* c. 即：指定了Handler对象的 Looper对象 = 绑定到了Looper对象所在的线程
*/
public Handler() {
this(null, false);
// ->>分析1
}
/**
* 分析1：this(null, false) = Handler（null，false）
*/
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...// 仅贴出关键代码
// 1. 指定Looper对象
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
// Looper.myLooper()作用：获取当前线程的Looper对象；若线程无Looper对象则抛出异常
// 即 ：若线程中无创建Looper对象，则也无法创建Handler对象
// 故 若需在子线程中创建Handler对象，则需先创建Looper对象
// 注：可通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的Looper对象
// 2. 绑定消息队列对象（MessageQueue）
mQueue = mLooper.mQueue;
// 获取该Looper对象中保存的消息队列对象（MessageQueue）
// 至此，保证了handler对象 关联上 Looper对象中MessageQueue
}
从上面可看出：
当创建Handler对象时，则通过 构造方法 自动关联当前线程的Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue），从而 自动绑定了 实现创建Handler对象操作的线程那么，当前线程的
Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）是什么时候创建的呢？-
在上述使用步骤中，并无 创建
Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）这1步步骤1前的隐式操作1：创建循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue）
- 步骤介绍
- 源码分析
/** * 源码分析1：Looper.prepare() * 作用：为当前线程（子线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue） * 注：需在子线程中手动调用该方法 */ public static final void prepare() { if (sThreadLocal.get() != null) { throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); } // 1. 判断sThreadLocal是否为null，否则抛出异常 //即 Looper.prepare()方法不能被调用两次 = 1个线程中只能对应1个Looper实例 // 注：sThreadLocal = 1个ThreadLocal对象，用于存储线程的变量 sThreadLocal.set(new Looper(true)); // 2. 若为初次Looper.prepare()，则创建Looper对象 & 存放在ThreadLocal变量中 // 注：Looper对象是存放在Thread线程里的 // 源码分析Looper的构造方法->>分析a } /** * 分析a：Looper的构造方法 **/ private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); // 1. 创建1个消息队列对象（MessageQueue） // 即 当创建1个Looper实例时，会自动创建一个与之配对的消息队列对象（MessageQueue） mRun = true; mThread = Thread.currentThread(); } /** * 源码分析2：Looper.prepareMainLooper() * 作用：为 主线程（UI线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue） * 注：该方法在主线程（UI线程）创建时自动调用，即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成 */ // 在Android应用进程启动时，会默认创建1个主线程（ActivityThread，也叫UI线程） // 创建时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）方法 = 应用程序的入口 // main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象 /** * 源码分析：main（） **/ public static void main(String[] args) { ... // 仅贴出关键代码 Looper.prepareMainLooper(); // 1. 为主线程创建1个Looper对象，同时生成1个消息队列对象（MessageQueue） // 方法逻辑类似Looper.prepare() // 注：prepare()：为子线程中创建1个Looper对象 ActivityThread thread = new ActivityThread(); // 2. 创建主线程 Looper.loop(); // 3. 自动开启 消息循环 ->>下面将详细分析 }总结：
- 创建主线程时，会自动调用
ActivityThread的1个静态的main（）；而main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象，同时也会生成其对应的MessageQueue对象
- 即 主线程的
Looper对象自动生成，不需手动生成；而子线程的Looper对象则需手动通过Looper.prepare()创建 - 在子线程若不手动创建
Looper对象 则无法生成Handler对象
根据
Handler的作用（在主线程更新UI），故Handler实例的创建场景 主要在主线程生成
Looper&MessageQueue对象后，则会自动进入消息循环：Looper.loop（），即又是另外一个隐式操作。
步骤1前的隐式操作2：消息循环
此处主要分析的是
Looper类中的loop（）方法/** * 源码分析： Looper.loop() * 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler * 特别注意： * a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环 * b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（） */ public static void loop() { ...// 仅贴出关键代码 // 1. 获取当前Looper的消息队列 final Looper me = myLooper(); if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } // myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常 // 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例 final MessageQueue queue = me.mQueue; // 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue） // 2. 消息循环（通过for循环） for (;;) { // 2.1 从消息队列中取出消息 Message msg = queue.next(); if (msg == null) { return; } // next()：取出消息队列里的消息 // 若取出的消息为空，则线程阻塞 // ->> 分析1 // 2.2 派发消息到对应的Handler msg.target.dispatchMessage(msg); // 把消息Message派发给消息对象msg的target属性 // target属性实际是1个handler对象 // ->>分析2 // 3. 释放消息占据的资源 msg.recycle(); } } /** * 分析1：queue.next() * 定义：属于消息队列类（MessageQueue）中的方法 * 作用：出队消息，即从 消息队列中 移出该消息 */ Message next() { ...// 仅贴出关键代码 // 该参数用于确定消息队列中是否还有消息 // 从而决定消息队列应处于出队消息状态 or 等待状态 int nextPollTimeoutMillis = 0; for (;;) { if (nextPollTimeoutMillis != 0) { Binder.flushPendingCommands(); } // nativePollOnce方法在native层，若是nextPollTimeoutMillis为-1，此时消息队列处于等待状态 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); synchronized (this) { final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; // 出队消息，即 从消息队列中取出消息：按创建Message对象的时间顺序 if (msg != null) { if (now < msg.when) { nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); } else { // 取出了消息 mBlocked = false; if (prevMsg != null) { prevMsg.next = msg.next; } else { mMessages = msg.next; } msg.next = null; if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg); msg.markInUse(); return msg; } } else { // 若 消息队列中已无消息，则将nextPollTimeoutMillis参数设为-1 // 下次循环时，消息队列则处于等待状态 nextPollTimeoutMillis = -1; } ...... } ..... } }// 回到分析原处 /** * 分析2：dispatchMessage(msg) * 定义：属于处理者类（Handler）中的方法 * 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作 */ public void dispatchMessage(Message msg) { // 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息 // 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（） // 上述结论会在讲解使用“post（Runnable r）”方式时讲解 if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } // 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的） // 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) ->> 分析3 handleMessage(msg); } } /** * 分析3：handleMessage(msg) * 注：该方法 = 空方法，在创建Handler实例时复写 = 自定义消息处理方式 **/ public void handleMessage(Message msg) { ... // 创建Handler实例时复写 }总结：
- 消息循环的操作 = 消息出队 + 分发给对应的
Handler实例 - 分发给对应的
Handler的过程：根据出队消息的归属者通过dispatchMessage(msg)进行分发，最终回调复写的handleMessage(Message msg)，从而实现 消息处理 的操作 - 特别注意：在进行消息分发时
（dispatchMessage(msg)），会进行1次发送方式的判断：- 若
msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息，则直接回调Runnable对象里复写的run（） - 若
msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息，则回调复写的handleMessage(msg)
- 若
至此，关于步骤1的源码分析讲解完毕。总结如下
步骤2：创建消息对象
/** * 具体使用 */ Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象 msg.what = 1; // 消息标识 msg.obj = "AA"; // 消息内容存放 /** * 源码分析：Message.obtain() * 作用：创建消息对象 * 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain() */ public static Message obtain() { // Message内部维护了1个Message池，用于Message消息对象的复用 // 使用obtain（）则是直接从池内获取 synchronized (sPoolSync) { if (sPool != null) { Message m = sPool; sPool = m.next; m.next = null; m.flags = 0; // clear in-use flag sPoolSize--; return m; } // 建议：使用obtain（）”创建“消息对象，避免每次都使用new重新分配内存 } // 若池内无消息对象可复用，则还是用关键字new创建 return new Message(); } - 总结
-
步骤3：在工作线程中 发送消息到消息队列中
多线程的实现方式：
AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable/** * 具体使用 */ mHandler.sendMessage(msg); /** * 源码分析：mHandler.sendMessage(msg) * 定义：属于处理器类（Handler）的方法 * 作用：将消息 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue） */ public final boolean sendMessage(Message msg) { return sendMessageDelayed(msg, 0); // ->>分析1 } /** * 分析1：sendMessageDelayed(msg, 0) **/ public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) { if (delayMillis < 0) { delayMillis = 0; } return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis); // ->> 分析2 } /** * 分析2：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis) **/ public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { // 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue） MessageQueue queue = mQueue; // 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3 return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); } /** * 分析3：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis) **/ private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { // 1. 将msg.target赋值为this // 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性 msg.target = this; // 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息 // 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例 // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（） // 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列->>分析4 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）; } /** * 分析4：queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis） * 定义：属于消息队列类（MessageQueue）的方法 * 作用：入队，即 将消息 根据时间 放入到消息队列中（Message ->> MessageQueue） * 采用单链表实现：提高插入消息、删除消息的效率 */ boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { ...// 仅贴出关键代码 synchronized (this) { msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages; boolean needWake; // 判断消息队列里有无消息 // a. 若无，则将当前插入的消息 作为队头 & 若此时消息队列处于等待状态，则唤醒 if (p == null || when == 0 || when < p.when) { msg.next = p; mMessages = msg; needWake = mBlocked; } else { needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous(); Message prev; // b. 判断消息队列里有消息，则根据 消息（Message）创建的时间 插入到队列中 for (;;) { prev = p; p = p.next; if (p == null || when < p.when) { break; } if (needWake && p.isAsynchronous()) { needWake = false; } } msg.next = p; prev.next = msg; } if (needWake) { nativeWake(mPtr); } } return true; } // 之后，随着Looper对象的无限消息循环 // 不断从消息队列中取出Handler发送的消息 & 分发到对应Handler // 最终回调Handler.handleMessage()处理消息- 总结
Handler发送消息的本质 = 为该消息定义target属性（即本身实例对象） & 将消息入队到绑定线程的消息队列中。具体如下：
至此，关于使用
Handler.sendMessage（）的源码解析完毕总结
- 根据操作步骤的源码分析总结
- 工作流程总结
下面，将顺着文章：工作流程再理一次
方式2：使用 Handler.post（）
- 使用步骤
// 步骤1：在主线程中创建Handler实例 private Handler mhandler = new mHandler(); // 步骤2：在工作线程中 发送消息到消息队列中 & 指定操作UI内容 // 需传入1个Runnable对象 mHandler.post(new Runnable() { @Override public void run() { ... // 需执行的UI操作 } }); // 步骤3：开启工作线程（同时启动了Handler） // 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable- 源码分析
下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析
实际上，该方式与方式1中的
Handler.sendMessage（）工作原理相同、源码分析类似，下面将主要讲解不同之处步骤1：在主线程中创建Handler实例
/** * 具体使用 */ private Handler mhandler = new Handler()； // 与方式1的使用不同：此处无复写Handler.handleMessage() /** * 源码分析：Handler的构造方法 * 作用： * a. 在此之前，主线程创建时隐式创建Looper对象、MessageQueue对象 * b. 初始化Handler对象、绑定线程 & 进入消息循环 * 此处的源码分析类似方式1，此处不作过多描述 */步骤2：在工作线程中 发送消息到消息队列中
/** * 具体使用 * 需传入1个Runnable对象、复写run()从而指定UI操作 */ mHandler.post(new Runnable() { @Override public void run() { ... // 需执行的UI操作 } }); /** * 源码分析：Handler.post（Runnable r） * 定义：属于处理者类（Handler）中的方法 * 作用：定义UI操作、将Runnable对象封装成消息对象 & 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue） * 注： * a. 相比sendMessage()，post（）最大的不同在于，更新的UI操作可直接在重写的run（）中定义 * b. 实际上，Runnable并无创建新线程，而是发送 消息 到消息队列中 */ public final boolean post(Runnable r) { return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0); // getPostMessage(r) 的源码分析->>分析1 // sendMessageDelayed（）的源码分析 ->>分析2 } /** * 分析1：getPostMessage(r) * 作用：将传入的Runable对象封装成1个消息对象 **/ private static Message getPostMessage(Runnable r) { // 1. 创建1个消息对象（Message） Message m = Message.obtain(); // 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain() // 建议：使用Message.obtain()创建， // 原因：因为Message内部维护了1个Message池，用于Message的复用，使用obtain（）直接从池内获取，从而避免使用new重新分配内存// 2. 将 Runable对象 赋值给消息对象（message）的callback属性 m.callback = r; // 3. 返回该消息对象 return m; } // 回到调用原处 /** * 分析2：sendMessageDelayed(msg, 0) * 作用：实际上，从此处开始，则类似方式1 = 将消息入队到消息队列， * 即 最终是调用MessageQueue.enqueueMessage（） **/ public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) { if (delayMillis < 0) { delayMillis = 0; } return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis); // 请看分析3 } /** * 分析3：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis) **/ public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { // 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue） MessageQueue queue = mQueue; // 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3 return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); } /** * 分析4：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis) **/ private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { // 1. 将msg.target赋值为this // 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性 msg.target = this; // 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息 // 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例 // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（） // 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）; } // 注：实际上从分析2开始，源码 与 sendMessage（Message msg）发送方式相同从上面的分析可看出：
- 消息对象的创建 = 内部 根据
Runnable对象而封装 - 发送到消息队列的逻辑 = 方式1中
sendMessage（Message msg）
下面，我们重新回到步骤1前的隐式操作2：消息循环，即
Looper类中的loop（）方法/** * 源码分析： Looper.loop() * 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler * 特别注意： * a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环 * b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（） */ public static void loop() { ...// 仅贴出关键代码 // 1. 获取当前Looper的消息队列 final Looper me = myLooper(); if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } // myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常 // 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例 final MessageQueue queue = me.mQueue; // 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue） // 2. 消息循环（通过for循环） for (;;) { // 2.1 从消息队列中取出消息 Message msg = queue.next(); if (msg == null) { return; } // next()：取出消息队列里的消息 // 若取出的消息为空，则线程阻塞 // 2.2 派发消息到对应的Handler msg.target.dispatchMessage(msg); // 把消息Message派发给消息对象msg的target属性 // target属性实际是1个handler对象 // ->>分析1 // 3. 释放消息占据的资源 msg.recycle(); } } /** * 分析1：dispatchMessage(msg) * 定义：属于处理者类（Handler）中的方法 * 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作 */ public void dispatchMessage(Message msg) { // 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息（即此处需讨论的） // 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（）->> 分析2 if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } // 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的） // 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) handleMessage(msg); } } /** * 分析2：handleCallback(msg) **/ private static void handleCallback(Message message) { message.callback.run(); // Message对象的callback属性 = 传入的Runnable对象 // 即回调Runnable对象里复写的run（） }至此，你应该明白使用
Handler.post（）的工作流程：与方式1（Handler.sendMessage（））类似，区别在于：- 不需外部创建消息对象，而是内部根据传入的
Runnable对象 封装消息对象 - 回调的消息处理方法是：复写
Runnable对象的run（）
二者的具体异同如下：
至此，关于使用
Handler.post（）的源码解析完毕总结
-
根据操作步骤的源码分析总结
- 工作流程总结
下面，将顺着文章：工作流程再理一次
至此，关于
Handler机制的源码全部分析完毕。
5. 总结
- 本文详细分析了
Handler机制的源码，文字总结 & 流程图如下：
-
- 总结