android-Handler源码解析
前言
Android跨进程通信常用Binder,同进程内线程切换使用handler,理解handler原理,有助于我们理解Android消息机制。
首先提出问题
- handler与loop的关系,一个线程能否创建多个handler
- loop一直循环为什么不会卡死
- handler的内存泄漏原因,继承handler不会发生内存泄漏
查看Handler的api我们可以看到,Handler主要为我提供了两个大体的作用
post相关方法
,如post(Runnable) postAtTime(Runnable,long)等send相关方法
,如sendEmptyMessage(int) sendMessages(Message)等
第一个我们常用在App的启动页等待跳转上,第二个常用在子线程给主线程发送消息上。但这两个都与线程有关系,其实我们可以看出,handler。
那我想从post(Runnable)
方法和sendMessage(Message)
看看Handler是这么工作的。
首先我们看看我们常用的两个方法
new Handler().post(new Runnable() { @Override public void run() { }});
Handler handler=new Handler(){ @Override public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); }};handler.sendMessage(new Message());
现在我们开始跟踪Hanler的源码
,看看怎么执行到Runnable
的run方法,以及发送消息后怎么接收到消息的回调,以及涉及到的其他相关类和解释前面提到的问题,这里我使用的是API 26: Android 8.0 (Oreo)
的源码进行查看。
首先看看Handler的构造方法
。调用Looper.myLooper()
得到mLooper
,这里我们知道Handler是创建在主线程的,因为我们也没有开子线程去new Handler,并且Looper.myLooper()进入里面看也是有说到获取的是此线程的当前线程值,也就是mainThread的Looper,mainThread的Looper什么时候创建我们后面讲。
public Handler() { this(null, 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(); //首先就得到了一个 Looper对象 if (mLooper == null) { throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); } mQueue = mLooper.mQueue; mCallback = callback; // 不设置 callback就为空 mAsynchronous = async;}
首先点击post()
方法,会进入到Handler类的354行,会看到post()方法又调用了sendMessageDelayed()
方法,其中使用出传过来的参数Runnable调用了getPostMessage()
方法返回一个Message
对象,这里就涉及到了相关类Message类,接着我们继续看。
public final boolean post(Runnable r){ return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);}
private static Message getPostMessage(Runnable r) { Message m = Message.obtain(); m.callback = r; return m;}```java方法`sendMessageDelayed()`后面又调用了`sendMessageAtTime()`,在sendMessageAtTime方法里面我们又看到了一个新的相关类`MessageQueue`类,并且已经存在一个对象`mQueue赋值给了MessageQueue`,最后调用了`enqueueMessage()`方法,使用`MessageQueue`的`enqueueMessage()`方法添加了一个`message`,那接下来我们就看看Message类和MessageQueue类都有些什么关键的点。```javapublic boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) { MessageQueue queue = mQueue;// 创建 Handler的时候就获取了messageQueue 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);}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) { msg.target = this; if (mAsynchronous) { msg.setAsynchronous(true); } return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}
Message类
下面是Message类的部分内容,首先我们看到
- Message类实现序列化Parcelable接口,也就是说
Message可以在不同进程之间传递
- Message可以使用Bundle添加数据,可传递对象
Message具有Handler的引用
,在前面Handler类的enqueueMessage()
方法中,就会有msg.target=this
,将当前Handler赋值给要添加的Message,也就是为每一个Message添加一个Handler的引用,这个很重要,到最后每一个Message 是要分发到对应的Handler中的,就是靠Message所携带的对应HandlerRunnableRunnable
其实是一个callback,这个也在Handler
类的getPostMessage()中进行了赋值
,后面发送消息的时候也会用到根据判断Message的callback来判断调用哪一个回调方法。obtain其实是建议我们不要使用Message的构造方法去创建对象
,而是使用obtain得到一个message对象
public final class Message implements Parcelable {Bundle data;// 103行Handler target;//105行Runnable callback;//107行 Message next;//110行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();}}
MessageQueue类
首先我们要知道MessageQueue是一个容器
,用于存放和取出Message
,那对于这个类我们也就重点看看存和取两个方法,下面这个方法就是在handler类中MessageQueue最后调用的存
的方法。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { if (msg.target == null) { // 1首先 如果当前message没有对应的Handler,和下面已经在使用 就会异常 throw new IllegalArgumentException("Message must have a target."); } if (msg.isInUse()) { throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use."); } synchronized (this) { // 2 添加消息的时候是一个同步方法 if (mQuitting) { // 3 如果已经退出,再加入就异常 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; } msg.markInUse(); // 4 标记为正在被使用 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. 5 当为空的时候读取消息是阻塞的, 添加新消息,并唤醒 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. //6 msg.isAsynchronous() 如果是异步的就返回true mBlocked为true则有屏障, 如果是异步并且有屏障,就唤醒。关于 needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous(); Message prev; for (;;) { // //7这个时候p 是不为空的,这里可以看出Message类是一个单向链表,而MessageQueue则引用了这个链表,并且在这个链表里面出面做插入和取出等操作 prev = p; p = p.next; if (p == null || when < p.when) { // 8加入链表的时候按时间顺序从小到大排序 break; } if (needWake && p.isAsynchronous()) { //9 然后判读是否需要唤醒 needWake = false; } } msg.next = p; // invariant: p == prev.next prev.next = msg; } // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false. if (needWake) { // 10 唤醒之前等待的线程 nativeWake(mPtr); } } return true;}
接下来就是取
的时候,获取Messag由另一个类叫Loop类
完成,后面在流程再往后走的时候再介绍。
Message next() { // Return here if the message loop has already quit and been disposed. // This can happen if the application tries to restart a looper after quit // which is not supported. final long ptr = mPtr; if (ptr == 0) { return null; } 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; //1 mMessages 是链表的头结点 if (msg != null && msg.target == null) { //2 如果Messages 不为空,并且target为空, 说明它是一个屏障,需要一直往后遍历找到第一个异步的消息 // 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) { // 3 如果这个消息还没有到时间,就设置一个时间再处理 // 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) { //4 获取消息,将链表头结点后移一位 prevMsg.next = msg.next; } else { mMessages = msg.next; } msg.next = null; if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg); msg.markInUse(); // 5 标记为在使用 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. //将空闲处理程序计数重置为0,不会再次运行 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. //在调用空闲处理程序时,可能已经传递了一个新消息,因此可以返回并再次查找挂起的消息,而不必等待 nextPollTimeoutMillis = 0; }}
再回到前面讲到的Handler
调用的enqueueMessage()
,到这里算是知道,Message是添加到了MessageQueue的消息队列
,那什么时候又回调到Handler的,那就要涉及到另一个类Loop类,在源码MessageQueue的上面我们可以看到说明,可以使用Looper.myQueue()
来检索MessageQueue
那就先看看Looper类。
下面是Looper类的部分源码
public final class Looper {static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.classfinal MessageQueue mQueue;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));// 创建一个 looper }private Looper(boolean quitAllowed) { mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); mThread = Thread.currentThread(); // 返回对当前正在执行的线程对象的引用,也就是 mainThread 主线程 }public static void prepareMainLooper() { prepare(false); synchronized (Looper.class) { if (sMainLooper != null) { throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared."); } sMainLooper = myLooper(); }}}public static void loop() { final Looper me = myLooper(); // 1 从ThreadLocal中获取到当前 Looper if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } final MessageQueue queue = me.mQueue;// 2. 从Looper 中获取MessageQueue // 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(); for (;;) { Message msg = queue.next(); // 3 这里就是我们之前分析的从messageQueue中得到一个Message 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 slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs; final long traceTag = me.mTraceTag; if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) { Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg)); } final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis(); final long end; try { msg.target.dispatchMessage(msg);// 4 到这里可以看到 调用了message对于的target的dispatchMessage方法,就是Handler回调的方法 end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis(); } finally { if (traceTag != 0) { Trace.traceEnd(traceTag); } } if (slowDispatchThresholdMs > 0) { final long time = end - start; if (time > slowDispatchThresholdMs) { Slog.w(TAG, "Dispatch took " + time + "ms on " + Thread.currentThread().getName() + ", h=" + msg.target + " cb=" + msg.callback + " msg=" + msg.what); } } 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(); }}
上面loop()方法讲的只是Looper的一个循环方法,那我们并没有看到Looper在哪里调用了这个方法。这里就要说到android的主线程ActivityThread,在主线程的入口方法main
中,可以看到这样的代码
public static void main(String[] args) {...Looper.prepareMainLooper();...Looper.loop(); }
看到这里是个不是很熟悉,我们看到了在ActivityThread
中调用了 Looper
的 prepareMainLooper()
和loop
方法, prepareMainLooper
接着调用了prepare()
,接着创建一个Looper
,并且Looper的构造方法中创建了MessageQueue
保存在当前MessageQueue中, 并且返回,当前正在执行的线程对象的引用,也就是主线程mainThread.
在这里可以知道,Looper 对象是在主线程ActivityThread 中创建的
,并且同时在构造函数中创建了MessageQueue并与当前创建Looper对象的线程相绑定
,也就是说每一个主线程都有一个Looper对象,每一个looper对象都有一个MessageQueue
;
我们回去看Looper对象的loop()
方法,在loop()方法的循环中,我们看到得到的message调用了对应的handler的dispatchMessage() ,message的handler是在 handler类的enqueueMessage()
方法中设置的,那我们继续看handler的dispatchMessage()
public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); // 调用 callback的run方法,callback就是 Handler类中getPostMessage()方法设置的Runnable对象, } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { //创建handler时候 设置了就调用设置的了,没有就直接调用handleMessage()方法 return; } } handleMessage(msg); }}
private static void handleCallback(Message message) { message.callback.run();}
public void handleMessage(Message msg) {}
到这里从消息的发送到接收我们都走了一遍,下面再简单梳理一下
在主线程中使用的Looper是在MainThread中创建的
- 在主线程中创建handler的时候就获取了早已创建好的Looper,并且根据Looper获取了对应的MessageQueue
- Message 的
target
Handler 是在enqueueMessage()
方法中设置的 - MessageQueue是在创建
Looper的时候构造方法
中创建的 - Looper的消息循环是一个死循环,但是并不会特别消耗CPU资源,这里涉及到Linux 的
pipe/epoll
机制,就是在主线的MessageQueue没有消息的时候,便会阻塞在loop的queue.next的nativePollOnce方法里,此时主线程会释放cup资源进入休眠状态。
当进入休眠状态后,还能跟新UI?
这里要知道,ActivityThread中
有一个继承Hanle
r的类H
,就在ActivityThread中,并且ActivityThread并不是一个正在的线程,真正的主线程是 ApplicationThread
, 具体去看ApplicationThread中的
ActivityThread thread = new ActivityThread(); thread.attach(false);
final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();
在 thread.attach(false)
;方法中会引用到mAppThread
,就是ApplicationThread
的实例化对象
ApplicationThread
中有很多sendMessage()
方法, 发送消息后Looper循环,然后ApplicationThread.H根据收到的消息处理不同任务,比如调用Activity的生命周期方法
接下来说说最开始提到的几个问题
- Handler 与looper的关系,这里要说到当前线程,Hansler的创建都是在
线程
中完成的,不管是主线程还是子线程,平常我们在UI线程中创建Handler,然后发送消息,那我们可以创建几个Handler ?我们是可以创建多个handler
的,UI线程并没有在多创建的时候报错,创建的多个handler的时候获取的是当前线程的Looper
,并且当创建Handler 获取的当前线程的Looper为空的时候 会报错:Can’t create handler inside thread that has not called Looper.prepare() ,可以看到创建Handler的时候必须先调用 Looper.prepare()方法,并且要在handler 创建完成后调用Looper.loop()方法来完成消息循环
。所以一个线程是可以创建多个Handler的,但只能创建一个Lopper, handler与Looper是多对一的关系
。 - Looper一直循环为什么不会卡死
- 关于handler的内存泄漏,
这个Handler的分析到这里就结束了,其实里面还有几个知识点需要去理解
- Activity的启动过程
- Binder 这个是我一直不敢去看的,总觉得太复杂
- ThreadLocal
handler的详细分析
https://blog.csdn.net/qian520ao/article/details/78262289
关于内存泄漏
https://www.cnblogs.com/xujian2014/p/5025650.html
android 源码
https://www.androidos.net.cn/sourcecode
https://blog.csdn.net/andywuchuanlong/article/details/48179165
MessageQueue 的本地方法详解
https://www.sohu.com/a/145311556_675634
Handler的详细分析
https://blog.csdn.net/u010983881/article/details/76682169
https://blog.csdn.net/c10wtiybq1ye3/article/details/80809708
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