Android Handler機制詳解原理
Looper是整個跨線程通信的管理者
// 內部持有的變量如下: ThreadLocal<Looper> MainLooper Observer MessageQueue Thread
1.首先先回憶一下Handler怎麼用
Android線程通信分為以下兩種情況
- 1.子線程發消息給UI線程
- 2.UI線程發消息給子線程
- 3.子線程發消息給另個子線程
1.子線程發消息給UI線程
class FragmentContentActivity : AppCompatActivity() { val FLAG = 1 lateinit var handler: Handler override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) setContentView(R.layout.activity_main) handler = object : Handler(Looper.getMainLooper()) { override fun handleMessage(msg: Message) { when (msg.what) { FLAG -> { findViewById<TextView>(R.id.text).text = msg.data["Text"].toString() } } } } thread { Thread.sleep(2000L) handler.sendMessage(Message.obtain().apply { what = FLAG data = Bundle().apply { this.putString("Text", "ThreadMessage") } }) } } }
2.UI線程/子線程發消息給子線程
class FragmentContentActivity : AppCompatActivity() { val THREAD_FLAG =2 lateinit var threadHandler: Handler override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) setContentView(R.layout.activity_main) thread { Looper.prepare() threadHandler = object :Handler(Looper.myLooper()!!){ override fun handleMessage(msg: Message) { when(msg.what){ THREAD_FLAG -> { Toast.makeText( this@FragmentContentActivity, "${msg.data["Text"]}", Toast.LENGTH_SHORT ).show() } } } } Looper.loop() } } override fun onResume() { super.onResume() findViewById<TextView>(R.id.text).postDelayed({ threadHandler.sendMessage(Message.obtain().apply { what = THREAD_FLAG data = Bundle().apply { putString("Text","UI Message") } }) },2000L) } }
**在子線程的使用中,我們發現必須要進行Looper.prepare()和Looper.loop()前後這兩個操作,因此,帶著這個疑問來看一下Looper的邏輯
**
// 在調用prepare()之後一定要調用loop(),最後結束消息循環的時候調用quit() 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(); }
prepare()就是將初始化一個Looper對象放入到ThreadLocal中,初始化Looper,同時mQueue
public static void loop(){ Binder.clearCallingIdentity() for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block long origWorkSource = ThreadLocalWorkSource.setUid(msg.workSourceUid); try { // 其實 loop()隻做瞭這一個調用,其他的都是監控當前消息循環時間是否超時,應該和ANR有關 msg.target.dispatchMessage(msg); if (observer != null) { observer.messageDispatched(token, msg); } dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0; } catch (Exception exception) { if (observer != null) { observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception); } throw exception; } finally { ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource); 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); } //消息實體回收 msg.recycleUnchecked();
可以看到Looper.loop其實隻是在for循環中,獲取mQueue的下一個msg節點,然後調用msg.target.dispatchMessage(msg)
。乍看隻是msg對象內部的操作。
因為loop()其實邏輯上算死循環,這意味著,當前線程的自發的順序執行命令到此結束瞭,隻能通過其他線程觸發handler機制,來被動的在當前線程執行命令,當前線程完全變成瞭一個響應線程
Looper類隻是初始化並開啟線程死循環的一個開關,具體工作在MessageQueue中進行
MessageQueue 消息隊列
隊列內消息的添加不是直接調用MessageQueue,而是由與Looper相關聯的Handler調用
MessageQueue的內部持有的變量如下: ArrayList mMessages SparseArray IdleHandler[] mBlocked
MessageQueue類的功能主要有:元素插入隊列,獲取隊列的頭部元素,查找隊列中元素,綜述就是對隊列的增刪改查,其中 mMessage就是這個隊列的入口也是這個隊列的頭結點
boolean enqueueMessage(Message msg,long when) //msg 元素插入隊列 boolean hasMessages(Handler h,int what,Object object) //查找handler下的msg.what/object相同的Msg boolean hasEqualMessages(Handler h,int what,Object obj)//查找 msg.object.equal(obj)的msg removeMessages(Handler h,int what,Object obj)/(Handler h,Runnable r,Object obj) removeEqualMessages(...) //刪除與參數msg.object相同或equal的msg Message next() //獲取隊列中的頭部元素
可以看出,這些方法內部都調用瞭 synchronized(this),隊列的操作都是線程同步的
Message next() -> ... // linux機制下的總線進入輪詢,線程相當於掛起狀態,nextPollTimeOut是掛起多長時間 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); synchronized (this) { final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; //先判斷msg.target是否為null,表示當前消息是不是異步消息 if (msg != null && msg.target == null) { // Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue. //同步屏障:取出當前隊列中的異步消息 do { prevMsg = msg; msg = msg.next; } while (msg != null && !msg.isAsynchronous()); } if (msg != null) { if (now < msg.when) { // Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready. //重新計算線程進入掛起狀態的時間 nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); } else { // Got a message. 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 { // No more messages. nextPollTimeoutMillis = -1; } ...
可以看出next()內部主要有兩種獲取msg的邏輯
1.當前消息都是普通消息,按照msg.when的大小排序,每一次循環執行,通過檢測when是否大於now來決定是否獲取msg,或是掛起當前線程。
2.當前消息中有異步消息,優先獲取msg.isAsynchronous()==true
的,或者按照此異步消息的等待時間,來重新設置掛起線程的時間,從而達到精準的獲取異步消息。
通俗的來講就是說,當前所有普通消息按照預約的執行時間的先後來排隊,這樣可基本上既可以達到按照預約時間執行消息,也可以最大效率的在一定時間段內執行最多的消息,但是這忽略瞭每個消息的執行消耗的時間,比如A消息是隊列內的No.1,A消息預約執行時間是1s之後,整個隊列是等待狀態的,這個時候來瞭B消息,B消息預約的時間是0.999s之後,按照預約時間的排隊機制,B消息要插隊到A消息之前,B成瞭這個隊列的No.1,A成瞭No.2,整個隊列的等待時間還是1s(因為之前設置瞭等待時間,所以不用喚醒),但是B消息的執行過程長達0.5s,已經超過瞭之後的很多消息的預約執行時間點瞭,這樣就不能保證某些重要的消息按時執行。
於是就有瞭異步消息同步屏障的機制,這相當於普通消息排隊時來瞭一個VIP消息,先按照預約時間找到自己的位置,然後大喝一聲:“都把腳給我挪開,我的前面不允許有人”,這個時候排在他之前的普通消息就隻能全部挪到隊列的一邊,然後隊列重新按照這位VIP消息,設置等待時間,期間新來的普通消息也插到隊邊等待,保證精準按時執行VIP消息。等VIP消息執行完,之後再把之前等待普通消息的隊列合並執行。當然之前等待的消息全耽誤瞭,但畢竟是普通消息不重要。
// 同步屏障的方法,此方法隻在 ViewRootImpl類中調用 private int postSyncBarrier(long when) { // Enqueue a new sync barrier token. // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it. synchronized (this) { final int token = mNextBarrierToken++; final Message msg = Message.obtain(); msg.markInUse(); msg.when = when; msg.arg1 = token; //沒有設置target Message prev = null; Message p = mMessages; if (when != 0) { while (p != null && p.when <= when) { prev = p; p = p.next; } } if (prev != null) { // invariant: p == prev.next msg.next = p; prev.next = msg; } else { msg.next = p; //mMessages變為同步屏障消息,next()下一次循環,首先獲取到的是同步屏障 mMessages = msg; } return token; } // ViewRootImpl void scheduleTraversals() { if (!mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = true; mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); mChoreographer.postCallback( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); if (!mUnbufferedInputDispatch) { scheduleConsumeBatchedInput(); } notifyRendererOfFramePending(); pokeDrawLockIfNeeded(); } //設置同步屏障之後,通過設置瞭Aysnc標記位的Handler發送的Msg都是異步消息, //MessageQueue也優先處理此類異步消息,直到移除同步屏障標記位,再恢復到普通消息隊列。
由此可見,同步屏障的設置和View刷新機制有關,因為要保證Vsync信號按時完成刷新操作,具體分析待續…
綜述,異步消息可以保證精準的執行,但也因此消息事件的先後順序被打亂,有可能在代碼執行中執行瞭Handler.sendMsg(1,time0.2)->AsyncHandler.sendMsg(2,time0.5)
,但是實際執行的是 2->1。
再看Handler
Handler的成員變量如下
mLooper :初始化時獲取當前線程的Looper對象引用 mQueue :通過Looper.mQueue
獲取到的MessageQueue隊列引用mAsynchronous :標記當前Handler是否發送異步消息 mCallback : Handler
自身的callback接口,此callback調用在Message.callback
之前mMessenger :IMessager
和進程通信相關
以上成員變量大都是final類型,表示Handler也是在其使用上也是final類型,也就是說,沒有辦法通過將Handler與context的生命周期相剝離來避免內存泄漏
Handler的方法如下
//Handler 發送Message第一種方法,設置Message的what,data //不設置 runnable:Callback boolean sendMessage(Message msg) -> boolean sendMessageDelayed(Message msg,long delayTime) -> boolean sendMessageAtTime(Message msg,SystemClock.uptimeMillis()+delayTime) -> mQueue.enqueueMessage(msg,uptime) //第二種方法,Message隻設置runnable:Callback boolean postAtTime(Runnable r,Object token,long uptime) -> sendMessageAtTime(getPostMessage(r,token),uptime) --> Message getPostMessage(Runnable r,Object token){ Message.obtain().callback=r ... } //移除Message和檢驗Message removeMessages() hasMessages() ... //Message 回調執行 void dispatchMessage(Message msg){ if(msg.callback!=null){ handleCallback(msg) -> }else{ if(mCallback!=null){ mCallback.handleMessage(msg) } handleMessage(msg) } //可以看到 Message的回調分為三個等級 //No.1 msg自身的callback //No.2 Handler自身的mCallback成員變量,mCallback是final類型 //No.3 Handler的子類重載的handleMessage方法
Message
Message 實現瞭Parcelable接口,也就是說可以作為進程間通信的載體
Message成員變量如下
int what //Handler發送主體下的Message的消息碼 int arg1 //低成本的參數傳遞 int arg2 Object obj //可以為空的token對象,一般在進程通信中用到 Bundle data //線程通信中常用的參數容器 Handler target //發送主體 Runnable callback //Message自身回調 Messenger replyTo //進程通信,一般在AMS中用到 ------ // Message緩存池相關 Object sPoolSync = new Object() // 同步標記 Messsage next static Message sPool static int sPoolSize
Message方法如下
//可以看出這是一個非常巧妙的方法 static Message obtain(){ synchronized(sPoolsSync){ if(sPools!=null){ Message m= sPool; sPool = m.next; m.next = null; sPoolSize--; return m; } } return new Message(); } //主體上是一個帶緩存池鏈表的同步工廠模式,同時也考慮到較多線程阻塞時 //可以直接聲明初始化對象 //回收Message對象到緩存池鏈表 void recycleUnchecked(){ ...參數=null synchronized(sPoolSync){ if(sPoolSize < MAX_SIZE){ next = sPool; sPools = this; sPoolSize++; } } }
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