handler全解
handler
- 一，handler简介及其使用场景
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- （1）handler简介
- （2）handler使用场景
- 二，handler工作原理分析
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- （1）handler工作流程
- （2）Message
- （3）Messagequeue
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- 1-普通消息
- 2-同步屏障与异步消息
- 3-阻塞与唤醒（pipe/epoll机制）
- （4）Looper
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- 1-ThreadLocal机制
- （5）IdleHandler介绍与使用场景
- 一，handler常见问题分析
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- （1）内存泄露问题
- （2）非ui线程操作view
- （3）View.post与handler.post的区别
一，handler简介及其使用场景
（1）handler简介
Handler主要用于异步消息的处理，通过消息队列，进行线程间的通讯。 这种机制通常用来处理相对耗时比较长的操作。
（2）handler使用场景
1，子线程通过handler更新ui
2，线程间的通讯，子线程间也可以通过handler来实现通讯
3，安卓系统内部使用。Android系统中遍布着Handler。事件监测（卡顿，生命周期切换，anr监测…)
二，handler工作原理分析
（1）handler工作流程
大致流程就是handler.post或者handler.send发送消息，消息进入消息队列，然后通过looper轮询取出消息，然后进行分发处理。值得注意的是，普通消息和异步消息结构体中，都有target属性，来告诉处理的线程，是哪个handler来处理消息。因为一个线程可能有多个handler，looper取出后，就是根据target来分发的。
（2）Message
（1）message结构
主要注意：
what:区别handler发送的消息类型
arg1，aeg2 :两个整形数据，如果数据量量少（比如消息仅仅作为信号），可直接使用
obj：发送的单个对象
data：bundle类型，用于数据较多的场景
replyTo，sendingUid：用于跨进程通讯
（2）message复用的实现
1-我们创建message,有三种方法
直接new 一个message
调用Handler类的 obtainMessage()方法
/*
obtainMessage()方法是还是调用了Message类的方法
只是指定了 target指定了是自己（this），还有初始化了 what ,以及对象 obj
下面我们分析Message类的 obtain（）方法
/*
public static Message obtain(Handler h, int what, Object obj) {
Message m = obtain();
m.target = h;
m.what = what;
m.obj = obj;
return m;
}
调用Message类的 obtain()方法。
/**
* Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
* avoid allocating new objects in many cases.
*/
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}
注意：
1-复用的Message取自一个单链表（消息使用完成后，会插入单链表）
2-有一个同步锁 sPoolSync ，防止多线程造成混乱
3-如果链表为空，则直接new一个 message
2-消息插入复用链表的时机和方式
两个时机：
1-消息被取出并消费后
loop()->从MessageQueue里取出消息msg-> msg.recycleUnchecked()
2-消息入队列时，handler所处线程已经移除messagequeue
MessageQueue类 enqueueMessage方法-> msg.recycle();
代码片段
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
recycle()方法
主要有个判断消息是否正在被使用的操作 通过 message的flags属性是否为1（正在被使用）判断。如果没有在使用，则执行 recycleUnchecked()方法
正常消息入队流程：获取消息 msg->enqueque ->没有执行 recycle方法->markInUse()->…
非正常：获取消息 msg->enqueque ->handler所在线程 消息队列退出，执行 recycle方法，消息被回收，没有入队
recycleUnchecked 方法 主要就是清空消息，把消息插入队头。
因为是链表，所以也用message的next属性
详细内容：
https://blog.csdn.net/yangsenhao211423/article/details/106852828
（3）Messagequeue
数据结构：链表，方便插入（因为有插队消息，延时消息的存在，必须方便插入）
1-普通消息
普通消息，插队消息，延时消息的区别：delayMillis
//这里普通消息，delayMillis为0，但是还是有SystemClock.uptimeMillis()，
安卓系统开机到现在的时间
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
最终调用
//插队消息，uptimeMillis直接为0，所以一定插在队首
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
enqueueMessage()方法流程：
判断是否target是否为空
判断该消息是否已经被使用
加锁
判断handler所在线程消息队列是否退出
为消息增加正在被使用表示
判断消息是否插在队列头部
根据when的大小来排序插入
注意：这里面代码里有几个线程唤醒的时机
1-如果插入队头，如果线程原来是阻塞的，那么唤醒
2-如果队头是屏障消息，而且线程阻塞，将要插入的msg是异步消息,且前面没有异步消息（最早被执行的异步消息），那么唤醒。具体阻塞/唤醒内容在最后讨论
2-同步屏障与异步消息
什么是同步屏障
target=null的消息，在取消息时，如果消息是屏障消息，则取出屏障后的异步消息执行。
同步屏障创建
//MessageQueue类
//屏障消息 target为空，直接在MessageQueue类里加入链表，不走enquue方法
public int postSyncBarrier() {
return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}
next()方法里，通过target判断是不是屏障消息，是则找到屏障后的第一个异步消息
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());
}
注意，同步屏障使用后，记得移除，否则屏障一直存在，导致屏障后普通消息不能执行【loop（）方法里，死循环执行 Message msg = queue.next()。而queue.next()方法，每次都是从队头开始取消息】
异步消息和普通消息的区别
除了标志位：isAsynchronous 不同之外，没有什么区别。
异步消息发送有两种方式
1-直接创建异步handler。这个handler一直发异步消息
2-创建消息时，标志区改为true
同步屏障典型的使用场景
Android应用框架中为了更快的响应UI刷新事件在ViewRootImpl.scheduleTraversals中使用了同步屏障
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
//设置同步障碍，确保mTraversalRunnable优先被执行
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
//内部通过Handler发送了一个异步消息
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
if (!mUnbufferedInputDispatch) {
scheduleConsumeBatchedInput();
}
//mTraversalRunnable调用了performTraversals执行measure、layout、draw
notifyRendererOfFramePending();
pokeDrawLockIfNeeded();
}
}
https://blog.csdn.net/asdgbc/article/details/79148180
3-阻塞与唤醒（pipe/epoll机制）
因为Looper里loop()方法是死循环取消息，在没有消息需要取的时候，这个的循环会造成资源浪费，所以在不需要时，则·阻塞线程。避免资源浪费
阻塞时机：nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)方法
队列为空（nextPollTimeoutMillis=-1 一直阻塞）， 消息执行时机未到
唤醒时机：
消息入队时，若插入的消息在链表最前端
有同步屏障时插入的是最早被执行的异步消息
移除同步屏障时，若消息列表为空或者同步屏障后面不是异步消息时
线程移除messagequeue时，执行Message的quit方法。
epoll IO多路复用模型实现机制
（1）什么是阻塞与唤醒
答：操作系统为了支持多任务，实现了进程调度的功能，会把进程分为“运行”和“等待”等几种状态。运行状态是进程获得cpu使用权，正在执行代码的状态；等待状态是阻塞状态。操作系统会根据进程调度算法执行各个运行状态的进程，由于速度很快，看上去就像是同时执行多个任务。
处于运行状态的进程会被工作队列所引用。
等待队列是个非常重要的结构，它指向所有需要等待该事件的进程
，也就是说，每个需要阻塞和唤醒的事件都一个等待队列。阻塞和唤醒过程就是进程在这两个队列之间调度
Select机制流程：操作系统把需阻塞和唤醒的进程分别加入事件们的等待队列中,当某个事件触发，唤醒进程，遍历事件列表，找到触发事件，获取数据。
select的缺点：
其一，每次调用select都需要将进程加入到所有监视socket的等待队列，每次唤醒都需要从每个队列中移除。这里涉及了两次遍历，而且每次都要将整个fds列表传递给内核，有一定的开销。正是因为遍历操作开销大，出于效率的考量，才会规定select的最大监视数量，默认只能监视1024个socket。
其二，进程被唤醒后，程序并不知道哪些socket收到数据，还需要遍历一次。
epoll机制在selet的基础上增加了内核维护的就绪列表rdlist（就绪列表），将需要监听的事件加入监视列表。当某个事件触发，该事件就会被加入就绪列表，不要去遍历无关的整个事件列表。
监视列表：红黑树结构，方便的添加和移除，还要便于搜索，以避免重复添加
就绪列表：双向链表结构，便于插入。
借鉴于
https://blog.csdn.net/sunxianghuang/article/details/105028062
（4）Looper
Looper类：
用于为线程运行消息循环的类。默认线程没有与它们相关联的消息喜欢；所以要在运行循环的线程中调用prepare()，然后调用loop()让它循环处理消息，直到循环停止。
与消息循环的交互是通过Handler类
注意：如果开启一个子线程需要接收handler消息，就必须执行两个方法。
主线程里不需要我们写，是因为安卓源码已经帮我们写好。自己开启的子线程需要写
Looper.prepare()：准备本线程的Looper（包括准备消息队列之类），并保存在ThreadLocal（后面会讨论）里
//主线程不允许退出，quitAllowed为false。而子线程为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();
}
Looper.loop()：循环从messageQueue里取并分发消息。这里就不贴代码了。
1-ThreadLocal机制
什么是threadLocal机制
答：ThreadLocal 用作保存每个线程独享的对象，为每个线程都创建一个副本，这样每个线程都可以修改自己所拥有的副本, 而不会影响其他线程的副本，确保了线程安全。这里的副本是相对于线程间上的副本，和可见性中拷贝进程的副本不是一个意义
ThreadLocal 用作每个线程内需要独立保存信息，以便供其他方法更方便地获取该信息的场景。
threadLocal通过get()方法获取本线程的ThreadLocalMap（以threadLocal为key,储存线程对象）
一个 Thread 里面只有一个ThreadLocalMap ，而在一个 ThreadLocalMap 里面却可以有很多的 ThreadLocal，每一个 ThreadLocal 都对应一个 value。
注意的点：
（1）entry对象
static class Entry extends WeakReference> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
key为threadlocal的弱应用，value为强引用。
为什么key为弱应用？
若key为强引用，那么threadLocal对象由于被自己内部ThreadLocalMap 所引用，所以对象在堆空间里回收不了。
value为强引用导致theadlocal内存泄露
当value为强引用，那么如果该ThreadLocal所在的线程没有被及时回收（例如在线程池里常驻），而导致value一直不为null，甚至存在theadLocal为null,但value不为null（null，对象）的情况（虽然threadlLocal本身也有清理空key的方法，但也有力所不及的情况），导致内存泄露。
如何避免？
使用完ThreadLocal变量后，要手动调用remove()方法来清理ThreadLocalMap（一般在finally代码块中）。finally应该被重视利用，用来做一些善后工作，写高质量代码。
（2）threadLocalMap
数据结构：数组
元素 ：Entry
添加元素过程：可结合源码看
从头开始遍历数组
若key存在，则替换value
若key为null，则替换Entry的key和value
否则在数组末尾new一个Entry放入数组，再去清理key为null的entry。
清理之后，判断是否需要扩容。即先添加，再清理，再判断扩容。（这个过程后面再写笔记分析）
具体意义：除了Looper对象的储存，同一个runable在两个线程里跑，使用threadLocal，可以保证变量或者对象独立。
https://www.cnblogs.com/cy0628/p/15086201.html
（5）IdleHandler介绍与使用场景
IdleHandler会在MessageQueue中没有Message要处理或者要处理的Message都是延时任务的时候得到执行（代码里，是在阻塞之前执行idlehandle的，因为阻塞在下一次循环里执行），这种特性很重要，因为当MessageQueue中没有Message要处理或者要处理的Message都是延时任务的时候，就表明当前线程为空闲状态。
//在nextPollTimeoutMillis被赋值之后（说明即将阻塞，因为不阻塞得话，已经return了）
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
//没有idlehandler的话，直接continue，进入下一个循环阻塞，不会走到
// nextPollTimeoutMillis = 0;这句
// 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);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do nt run them again.
//mIderHandlers执行条件是pendingIdleHandlerCount=-1
//所以idlehandler只执行一遍，防止进入死循环。
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
//执行完idlehandler之后，赋值0，防止线程阻塞，导致第一个消息无法执行（存在idlehandler执行完，第一个消息时间已经过去的情况，导致线程无法被唤醒）
nextPollTimeoutMillis = 0;
使用场景：页面第一帧回执完成检测
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Looper.getMainLooper().getQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {
@Override
public boolean queueIdle() {
Log.e("DBL", "queueIdle");
// UI第一帧绘制完成（可以理解为页面可见）
return false; // 返回false表示MessageQueue在执行完这段代码后将该IdleHandler删除，反之不删除，下一次继续执行
}
});
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
Log.e("DBL", "onResume");
}
注意：这样的闲时机制（jetpack），处理时机不确定。使用时需要谨慎，因为可能存在idlehander任务一直无法执行的情况
参考大佬博客
https://www.jianshu.com/p/eb7d15ac052a
一，handler常见问题分析
（1）内存泄露问题
private Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what) {
case 1:
mTextView.setText(msg.obj + "");
break;
default:
break;
}
}
};
之前基础太差，不知道为什么这里Handler被声明为内部类了。其实这里相当于继承Handler，然后重写了handlerMessage方法，是一个内部类。然后被实例化了。我的理解是这样的。
因为内部类（非静态）和匿名内部类会持有外部引用，所以如果消息队列里有消息没有处理完，外部Activity就不能被回收。
解决办法：静态内部类+弱引用
https://www.jianshu.com/p/804e774d9f76
（2）非ui线程操作view
我们知道非ui线程操作view可以使用hander和view.post
但是，在resume之前，子线程是可以直接操作view的
@Override
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
-----------------▶// checkThread()干的活就是检测当前线程是否为主线程
checkThread();
mLayoutRequested = true;
scheduleTraversals();
}
}
void checkThread() {
if (mThread != Thread.currentThread()) {
throw new CalledFromWrongThreadException(
"Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
}
}
（3）View.post与handler.post的区别
（1）handler.post()
在工作线程中执行耗时任务，当任务完成时，会返回UI线程，一般是更新UI。这时有两种方法可以达到目的。
一种是handler.sendMessage。发一个消息，再根据消息，执行相关任务代码。
另一种是handler.post®。r是要执行的任务代码。意思就是说r的代码实际是在UI线程执行的。可以写更新UI的代码,其实就是一个runable。
（2）view.post
view.post()，也是执行一个runable，例如用来获取view宽高。
源码
/**
* Causes the Runnable to be added to the message queue.
* The runnable will be run on the user interface thread.
*
* @param action The Runnable that will be executed.
*
* @return Returns true if the Runnable was successfully placed in to the
* message queue. Returns false on failure, usually because the
* looper processing the message queue is exiting.
*
* @see #postDelayed
* @see #removeCallbacks
*/
public boolean post(Runnable action) {
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
if (attachInfo != null) {
return attachInfo.mHandler.post(action);
}
// Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run.
// Assume that the runnable will be successfully placed after attach.
getRunQueue().post(action);
return true;
}
从代码可以看出，分为两种情况，attachInfo不为空（view已经attach到window），则通话主线程的handler来执行runable。否则就缓存起来（mRunQueue），等到view被attach（view的dispatchAttachedToWindow（）方法被执行）被主线程的handler执行。
1-attachInfo赋值
dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility)方法，view被添加。在我们熟悉的ViewRootImpl类里performTraversals() 方法被调用
dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility)方法，view被卸载
https://www.cnblogs.com/dasusu/p/8047172.html