詳解Android Handler機制和Looper Handler Message關系

概述

我們就從以下六個問題來探討Handler 機制和Looper、Handler、Message之前的關系?

1.一個線程有幾個Handler?

2.一個線程有幾個Looper?如何保證?

3.Handler內存泄漏原因?為什麼其他的內部類沒有說過這個問題?

4.為何主線程可以new Handler?如果在想要在子線程中new Handler 要做些什麼準備?

5.子線程中維護的Looper,消息隊列無消息的時候的處理方案是什麼?有什麼用?

6.Looper死循環為什麼不會導致應用卡死?

一、源碼解析

1.Looper

對於Looper主要是prepare()和loop()兩個方法

首先看prepare()方法

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));
    }

可以看出sThreadLocal是一個ThreadLocal對象,ThreadLocal 並不是線程,而是一個線程內部的存儲類,可以在線程內存儲數據.在第5行可以看到,將一個Looper實例放入瞭

ThreadLocal,並且在第2~4行判斷瞭sThreadLocal是否為空,否則拋出異常.這也Looper.prepare()方法不能被調用兩次.這也對應瞭上面的第二個問題.

下面來看Looper的構造方法:

private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

在Looper的構造方法中創建瞭一個MessageQueue(消息隊列)

然後我們在看loop()方法:

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
        // and keep track of what that identity token actually is.
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

        // Allow overriding a threshold with a system prop. e.g.
        // adb shell 'setprop log.looper.1000.main.slow 1 && stop && start'
        final int thresholdOverride =
                SystemProperties.getInt("log.looper."
                        + Process.myUid() + "."
                        + Thread.currentThread().getName()
                        + ".slow", 0);

        boolean slowDeliveryDetected = false;

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

            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            final long traceTag = me.mTraceTag;
            long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
            long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs;
            if (thresholdOverride > 0) {
                slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride;
                slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride;
            }
            final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0);
            final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0);

            final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch;
            final boolean needEndTime = logSlowDispatch;

            if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
                Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
            }

            final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            final long dispatchEnd;
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            } finally {
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            if (logSlowDelivery) {
                if (slowDeliveryDetected) {
                    if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) {
                        Slog.w(TAG, "Drained");
                        slowDeliveryDetected = false;
                    }
                } else {
                    if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery",
                            msg)) {
                        // Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
                        slowDeliveryDetected = true;
                    }
                }
            }
            if (logSlowDispatch) {
                showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", msg);
            }

            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }

            // Make sure that during the course of dispatching the
            // identity of the thread wasn't corrupted.
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
            if (ident != newIdent) {
                Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
                        + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
                        + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
                        + msg.target.getClass().getName() + " "
                        + msg.callback + " what=" + msg.what);
            }

            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

第2行:final Looper me = myLooper();

public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

第6行:拿到改Looper實例中的mQueue(消息隊列)

第23~98行:進入瞭一個死循環,

第24行:Message msg = queue.next(); next()方法裡會一直去取消息,然後會加鎖,就會一直堵塞進程,這也就是我們經常說的Looper死循環為什麼不會導致死機.在這next()源碼就不粘貼瞭,後面會說這個為什麼不會死機的問題.

第57行: 調用msg.target.dispatchMessage(msg); 把消息交給msg的target的dispatchMessage()方法去處理.msg的target是什麼呢?其實就是handler對象,下面會分析.

第97行:釋放消息占用的資源

Looper的主要作用:

與當前線程綁定,保證一個線程隻會有一個Looper實例,同時一個Looper實例也是隻有一個MessageQueue.

loop()方法,不斷從MessageQueue中去取消息,交給消息的target屬性的dispatchMessage()去處理.

2.Handler

使用Handler之前,我們都是初始化一個實例,比如用於更新UI線程,我們會在聲明的時候直接初始化,或者在onCreate中初始化Handler實例.所以我們首先看Handler的構造方法,

看其如何與MessageQueue聯系上的,它的子線程中發送的消息(一般發送的消息都是在非UI線程)怎麼發送到MessageQueue中的.

public Handler(Callback callback) {
        this(callback, false);
    }

    public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class<? extends Handler> 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());
            }
        }

        mLooper = Looper.myLooper();
        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;
    }

第15行:通過Looper.myLooper()獲取瞭當前線程保存的Looper實例,然後在19行又獲取瞭這個Looper實例中保存的MessageQueue(消息隊列)

這樣就保證瞭handler的實例與我們Looper實例中MessageQueue關聯上瞭,

然後我們再看最常用的sendMessage方法:

public final boolean sendMessage(Message msg)
{
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
    Message msg = Message.obtain();
    msg.what = what;
    return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }
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);
    }

看到最後我們發現最後調用瞭sendMessageAtTime,在此方法內部有直接獲取MessageQueue然後調用瞭enqueueMessage方法,我們再來看此方法:

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

enqueueMessage中首先為meg.target賦值為this, 在Looper的loop()方法會取出每個msg然後交給msg,target.dispatchMessage(msg)去處理消息,也就是把當前的Handler作為

msg的target屬性,最終會調用queue的enqueueMessage的方法,也就是說Handler發出餓消息,最終會保存到消息隊列中去.

現在已經很清楚瞭:Looper會調用Prepare()和loop()方法,在當前執行的線程中保存一個Looper實例,這個實例會保存一個MessageQueue對象,然後在當前的線程進入一個

無限循環中去,不斷地從MessageQueue中讀取Handler發來的消息.然後在回調創建這個消息的handler的dispatchMessage()方法.下面看一下dispathMessage方法:

public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

第10行: 調用瞭handleMessage()方法,下面我們看這個方法:

/**
* Subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}

可以看到這個是一個空方法,為什麼呢?因為消息的最終回調是由我們控制的,我們在創建handler的時候都是重寫handleMessage方法,然後根據msg.what進行消息處理的

例如:

private Handler mHandler = new Handler()
    {
        public void handleMessage(android.os.Message msg)
        {
            switch (msg.what)
            {
            case value:

                break;

            default:
                break;
            }
        };
    };

整個流程已經說完瞭,總結一哈:

1.首先Looper,prepare()方法在本線程中保存瞭一個Looper實例,然後該實例中保存一個MessageQueue對象;因為Looper.prepare()在一個線程中隻能調用一次,

所以MessageQueue在一個線程中隻會存在一個.

2.Looper.loop()會讓當前的線程進入一個無限循環,不斷地從MessageQueue的實例中讀取消息,然後回調,msg.target.dispatchMessage(msg)方法.

3.Handler的構造方法,會首先得到當前線程中保存的Looper實例,進而與Looper實例的MessageQueue相關聯.

4.Handler的sendMessage()方法,會給msg的target賦值為handler自身,然後加入MessageQueue中.

5.在構造Handler實例時,我們會重寫handlerMessage方法.也就是msg.target,dispatchMessage(msg)最終調用的方法.

回過頭來來看我們的之前的六個問題:

二、分析問題

1.一個線程有幾個Handler?

我相信大傢應該都使用過Handler,所以這個問題的答案:多個

這個問題沒有什麼好分析的,大傢也親身使用過!

2.一個線程有幾個Looper?如何保證?

一個線程能有多個Handler,那麼會產生多少個Looper呢? 答案: 1個

為什麼?如何保證呢?

在源碼分析中,可以看到sTheadLocal會實例一個Looper,如果在同一個線程中再次調用Looper.prepare方法,會拋出異常:Only one Looper may be created per thread

說明瞭同一個線程隻能實例Looper對象.

3.Handler內存泄漏原因?

為什麼其他的內部類沒有說過這個問題?

Handler內存泄漏原因? 答案: 內部類引用外部類方法

private Handler mHandler =new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what){
                case 0:
                    setLog();
                    break;
                default:
                    break;
            }

        }
    };

 private void setLog() {
        Log.d(TAG,"This is Log!");
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()){
            case R.id.create_xml:
                Log.d(TAG,"create_xml");
                mHandler.sendMessageDelayed(0,1000*60);
                break;
             default:
                break;
    }

創建一個匿名內部類Handler, 這時候我發延遲sendMessageDelayed()執行setLog()方法,但這個時候我如果強行關閉Activity,這個時候Activity會被銷毀,但是這個Handler得不到

釋放,因為還要延遲一分鐘才能執行setLog()方法,這個時候就會造成內存泄漏.

其他的內部類為什麼不會?

很簡單,比如ListView的ViewHolder這個常用的匿名內部類,如果當主Activity銷毀,這個時候ViewHolder內部類,也是直接被銷毀的!所以不會出現內存泄漏問題!

4.為何主線程可以new Handler?

如果在想要在子線程中new Handler 要做些什麼準備?

由前面的講解,可以看出new Handler的條件是需要一個Looper對象,而Looper對象需要調用兩個方法prepare()和loop()方法,大傢可以看下面主線程的Main方法

public static void main(String[] args) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");

        // Install selective syscall interception
        AndroidOs.install();

        // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
        // disable it here, but selectively enable it later (via
        // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
        CloseGuard.setEnabled(false);

        Environment.initForCurrentUser();

        // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
        final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
        TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);

        Process.setArgV0("<pre-initialized>");

        Looper.prepareMainLooper();

        // Find the value for {@link #PROC_START_SEQ_IDENT} if provided on the command line.
        // It will be in the format "seq=114"
        long startSeq = 0;
        if (args != null) {
            for (int i = args.length - 1; i >= 0; --i) {
                if (args[i] != null && args[i].startsWith(PROC_START_SEQ_IDENT)) {
                    startSeq = Long.parseLong(
                            args[i].substring(PROC_START_SEQ_IDENT.length()));
                }
            }
        }
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false, startSeq);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

這個Main方法,是所有的程序啟動之前,都要走的這個main方法

第20行:調用瞭一個Looper.prepareMainLooper();

第47行:調用瞭一個Looper.loop();

而Looper.prepareMainLooper()源碼:

public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

第2行:可以看到調用瞭Looper裡的prepare()方法;

所以說可以在一個主線程中直接new Handler

那如果在一個子線程new Handler的話,需要做什麼準備?

當然是要需要:調用一個Looper.prepar()和Looper.loop()方法瞭。

5.子線程中維護的Looper,消息隊列無消息的時候的處理方案是什麼?有什麼用?

在子線程使用Handler時,調用Looper.loop()方法,在上面的源碼中,可以看到【Message msg = queue.next(); // might block】會一直卡死在這個地方?那我們怎麼解決這個問題呢?

在Looper方法中有個QuitSafely()方法,這個方法會幹掉MessageQueue(消息隊列)中的所有消息而釋放內存和釋放線程。

這個時候回到第四個問題,在子線程中創建Handler,需要準備什麼?

調用三個方法:

  • looper.prepare()
  • Looper.loop()
  • handler.getLooper().quit();

6.Looper死循環為什麼不會導致應用卡死?

瞭解這個問題,首先我們要瞭解,什麼情況下才會導致應用卡死?

卡死也就會會出現應用無響應,也就是我們常說的ANR,出現ANR問題有兩種:

  • 在5秒內沒有響應輸入事件,如:按鍵按下,屏幕觸摸
  • BroadcastReceiver在10秒內沒有執行完畢

瞭解這個瞭我們就會發現,在導致Looper死循環的問題是Message msg = queue.next()這個方法,看瞭next()源碼,簡單的可以說這個程序是在睡眠,從而在next()方法中調用Wake()方法可以喚醒程序,從而不會導致應用出現ANR問題.

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