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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