【移動應用開發(fā)技術】Android中Handler機制的工作原理是什么

本篇文章為大家展示了Android中Handler機制的工作原理是什么，內(nèi)容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。Looper在使用Handler之前，我們必須得初始化Looper，并讓Looper跑起來。Looper.prepare();

...

Looper.loop();執(zhí)行上面兩條語句之后，Looper就可以跑起來了。先來看看對應的源碼：public

static

void

prepare()

{

prepare(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();

}必須保證一個線程中有且只有一個Looper對象，所以在初始化Looper的時候，會檢查當前線程有沒有Looper對象。Looper的初始化會創(chuàng)建一個MessageQueue。創(chuàng)建完Looper后會放到ThreadLocal中去，關于ThreadLocal，后面會說到。public

static

void

loop()

{

//

判斷當前線程有沒有初始化Looper

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;

...

for

(;;)

{

Message

msg

=

queue.next();

//

might

block

if

(msg

==

null)

{

//

No

message

indicates

that

the

message

queue

is

quitting.

return;

}

...

final

long

traceTag

=

me.mTraceTag;

if

(traceTag

!=

0

&&

Trace.isTagEnabled(traceTag))

{

Trace.traceBegin(traceTag,

msg.target.getTraceName(msg));

}

try

{

//

target指的是Handler

msg.target.dispatchMessage(msg);

}

finally

{

if

(traceTag

!=

0)

{

Trace.traceEnd(traceTag);

}

}

...

msg.recycleUnchecked();

}

}方法比較長，所以只把最核心的代碼放了出來。省略掉的代碼中有一個比較有意思的：我們可以指定一個閾值比如說200，當Message的處理超過200ms時，就會輸出Log。這可以在開發(fā)中幫助我們發(fā)現(xiàn)一些潛在的性能問題。可惜的是，設置閾值的方法是隱藏的，無法直接調(diào)用，所以這里就不放出代碼了，感興趣的朋友自己翻一下源碼吧。簡化后的代碼可以看出邏輯十分簡單，可以說Looper在當中扮演著搬磚工的角色，從MessageQueue中取出Message，然后交給Handler去分發(fā)，再去MessageQueue中取出Message...無窮無盡，就像愚公移山一樣?？吹竭@里，應該多多少少會覺得有點不對勁，因為這里是一個死循環(huán)，按道理來說會一直占著CPU資源的，并且消息也總有處理完的時候，難道處理完就從消息隊列返回Null，然后Looper結(jié)束嗎？顯然不是，注意看注釋mightblock。MessageQueue答案就在MessageQueue里面，直接來看一下next():Message

next()

{

...

int

pendingIdleHandlerCount

=

-1;

//

-1

only

during

first

iteration

int

nextPollTimeoutMillis

=

0;

for

(;;)

{

if

(nextPollTimeoutMillis

!=

0)

{

Binder.flushPendingCommands();

}

nativePollOnce(ptr,

nextPollTimeoutMillis);

synchronized

(this)

{

//

Try

to

retrieve

the

next

message.

Return

if

found.

final

long

now

=

SystemClock.uptimeMillis();

Message

prevMsg

=

null;

Message

msg

=

mMessages;

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());

}

if

(msg

!=

null)

{

if

(now

<

msg.when)

{

//

Next

message

is

not

ready.

Set

a

timeout

to

wake

up

when

it

is

ready.

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;

}

//

Process

the

quit

message

now

that

all

pending

messages

have

been

handled.

if

(mQuitting)

{

dispose();

return

null;

}

//

If

first

time

idle,

then

get

the

number

of

idlers

to

run.

//

Idle

handles

only

run

if

the

queue

is

empty

or

if

the

first

message

//

in

the

queue

(possibly

a

barrier)

is

due

to

be

handled

in

the

future.

if

(pendingIdleHandlerCount

<

0

&&

(mMessages

==

null

||

now

<

mMessages.when))

{

pendingIdleHandlerCount

=

mIdleHandlers.size();

}

if

(pendingIdleHandlerCount

<=

0)

{

//

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

not

run

them

again.

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.

nextPollTimeoutMillis

=

0;

}

}代碼有點長，這次不打算省略掉一些了，因為這里面還有一個小彩蛋。方法中最重要的應該就是這一行了nativePollOnce(ptr,

nextPollTimeoutMillis);簡單來說，當nextPollTimeoutMillis==-1時，掛起當前線程，釋放CPU資源，當nextPollTimeoutMillis>=0時會延時指定的時間激活一次線程，讓代碼繼續(xù)執(zhí)行下去。這里涉及到了底層的pipe管道和epoll機制，就不再講下去了（其實是因為講不下去了）。這也就可以回答上面的問題了，當沒有消息的時候只需要讓線程掛起就行了，這樣可以保證不占用CPU資源的同時保住Looper的死循環(huán)。然后我們來看消息是如何取出來的。MessageQueue中有一個Message，Message類中又有一個Message成員next，可以看出Message是一個單鏈表結(jié)構(gòu)。消息的順序是根據(jù)時間先后順序排列的。一般來說，我們要取的Message就是第一個（這里先不考慮異步消息，關于異步消息以后會講到的，又成功給自己挖了一個坑哈哈），如果當前時間大于等于Message中指定的時間，那么將消息取出來，返回給Looper。由于此時nextPollTimeoutMillis的值為0，所以當前面的消息處理完之后，Looper就又來取消息了。如果當前的時間小于Message中指定的時間，那么設置nextPollTimeoutMillis值以便下次喚醒。還有另外一種當前已經(jīng)沒有消息了，nextPollTimeoutMillis會被設置為-1，也就是掛起線程。別急，還沒那么快呢，接著往下看。緊接著的邏輯是判斷當前有沒有IdleHandler，沒有的話就continue，該掛起就掛起，該延時就延時，有IdleHandler的話會執(zhí)行它的queueIdle()方法。這個IdleHandler是干什么的呢？從名字應該也能猜出個一二來，這里就不再展開講了。關于它的一些妙用可以看我之前寫的Android啟動優(yōu)化之延時加載。執(zhí)行完queueIdle()方法后，會將nextPollTimeoutMillis置為0，重新看一下消息隊列中有沒有新的消息。Handler上面將取消息的流程都講清楚了，萬事俱備，就差往消息隊列中添加消息了，該我們最熟悉的Handler出場了。Handler往隊列中添加消息，主要有兩種方式：Handler.sendXXX();

Handler.postXXX();第一種主要是發(fā)送Message，第二種是Runnable。無論是哪種方式，最終都會進入到MessageQueue的enqueueMessage()方法。boolean

enqueueMessage(Message

msg,

long

when)

{

...

synchronized

(this)

{

...

msg.markInUse();

msg.when

=

when;

Message

p

=

mMessages;

boolean

needWake;

if

(p

==

null

||

when

==

0

||

when

<

p.when)

{

//

New

head,

wake

up

the

event

queue

if

blocked.

msg.next

=

p;

mMessages

=

msg;

needWake

=

mBlocked;

}

else

{

//

Inserted

within

the

middle

of

the

queue.

Usually

we

don't

have

to

wake

//

up

the

event

queue

unless

there

is

a

barrier

at

the

head

of

the

queue

//

and

the

message

is

the

earliest

asynchronous

message

in

the

queue.

needWake

=

mBlocked

&&

p.target

==

null

&&

msg.isAsynchronous();

Message

prev;

for

(;;)

{

prev

=

p;

p

=

p.next;

if

(p

==

null

||

when

<

p.when)

{

break;

}

if

(needWake

&&

p.isAsynchronous())

{

needWake

=

false;

}

}

msg.next

=

p;

//

invariant:

p

==

prev.next

prev.next

=

msg;

}

//

We

can

assume

mPtr

!=

0

because

mQuitting

is

false.

if

(needWake)

{

nativeWake(mPtr);

}

}

return

true;

}一般情況下，我們通過Handler發(fā)送消息的時候，會通過SystemClock.uptimeMillis()獲取一個開機時間，然后MessageQueue就會根據(jù)這個時間來對Message進行排序。所以enqueueMessage()方法中就分了兩種情況，一種是直接可以在隊頭插入的。一種是排在中間，需要遍歷一下，然后尋一個合適的坑插入。when==0對應的是Handler的sendMessageAtFrontOfQueue()和postAtFrontOfQueue()方法。needWake的作用是根據(jù)情況喚醒Looper線程。上面有一點還沒有講，就是Looper從MessageQueue中取出Message后，會交由Handler進行消息的分發(fā)。public

void

dispatchMessage(Message

msg)

{

if

(msg.callback

!=

null)

{

handleCallback(msg);

}

else

{

if

(mCallback

!=

null)

{

if

(mCallback.handleMessage(msg))

{

return;

}

}

handleMessage(msg);

}

}優(yōu)先級順序是Message自帶的callback，接著是Handler自帶的callback，最后才是handleMessage()這個回調(diào)。ThreadLocal還記得Looper中有一個ThreadLocal吧，把它放到最后來講是因為它可以單獨拿出來講，不想在上面干擾到整個流程。ThreadLocal是一個數(shù)據(jù)存儲類，它最神奇的地方就是明明是同一個ThreadLocal對象，但是在不同線程中可以存儲不同的對象，比如說在線程A中存儲了"Hello"，而在線程B中存儲了"World"。它們之間互相不干擾。在Handler機制中，由于一個Looper對應著一個線程，所以將Looper存進ThreadLocal最合適不過了。ThreadLocal比價常用的就set()和get()方法。分別來看看怎么實現(xiàn)的吧。public

void

set(T

value)

{

Thread

t

=

Thread.currentThread();

ThreadLocalMap

map

=

getMap(t);

if

(map

!=

null)

map.set(this,

value);

else

c