一篇文章扒掉“桥梁Handler”的底裤

湛蓝之海

Android跨进程要掌握的是Binder, 而同一进程中最重要的应该就是Handler 消息通信机制了。我这么说，大家不知道是否认同，如果认同，还希望能给一个关注哈。

什么是Handler？
Handler主要用于异步消息的处理：当发出一个消息之后，首先进入一个消息队列，发送消息的[函数]即刻返回，而另外一个部分在消息队列中逐一将消息取出，然后对消息进行处理，也就是发送消息和接收消息不是同步的处理。 这种机制通常用来处理相对耗时比较长的操作。
Handler特点

• 传递Message。用于接受子线程发送的数据, 并用此数据配合主线程更新UI。
  在Android中，对于UI的操作通常需要放在主线程中进行操作。如果在子线程中有关于UI的操作，那么就需要把数据消息作为一个Message对象发送到消息队列中，然后，由Handler中的handlerMessage方法处理传过来的数据信息，并操作UI。当然，Handler对象是在主线程中初始化的，因为它需要绑定在主线程的消息队列中。
  类sendMessage(Message msg)方法实现发送消息的操作。 在初始化Handler对象时重写的handleMessage方法来接收Message并进行相关操作。
  
• 传递Runnable对象。用于通过Handler绑定的消息队列，安排不同操作的执行顺序。
  Handler对象在进行初始化的时候，会默认的自动绑定消息队列。利用类post方法，可以将Runnable对象发送到消息队列中，按照队列的机制按顺序执行不同的Runnable对象中的run方法。
  

Handler怎么用？

public class HandlerActivity extends AppCompatActivity {
  private static final String TAG = "HandlerActivity";
  @Override
  protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    testSendMessage();
  }
  public void testSendMessage() {
     Handler handler = new MyHandler(this);
     Message message = Message.obtain();
     message.obj = "test handler send message";
     handler.sendMessage(message);
  }
  
  //注1： 为什么要用静态内部？？？
  static class MyHandler extends Handler {
    WeakReference<AppCompatActivity> activityWeakReference; // 注2：为何要用弱引用？？？
    public MyHandler(AppCompatActivity activity) {
      activityWeakReference = new WeakReference<>(activity);
    }
    @Override
    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
      super.handleMessage(msg);
      Log.d(TAG, (String) msg.obj);
    }
  }
}

Handler源码怎么读？
从使用方式的场景，咱们一步一步的探究里面是怎么实现的，还有上面的标注的两点，在后面我都会介绍的，各位客官听我慢慢道来。首先，看下四大金刚关系图，文字表述再多，不如一张图来的直接。

通过上图就可以简单看出Handler、MessageQueue、Message、Looper 这四者是怎么样互相持有对方的，大概可以了解消息的传递。

下面我们先来一张时序图，看下消息是怎么一步步发送出来的。

此刻，应该要开车了。前方高能！！！

• 进入的是Handler.sendMessage 方法
  

public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
  return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

• 接下来继续调用Handler.sendMessageDelayed方法
  

public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
  if (delayMillis < 0) {
    delayMillis = 0;
  }
  return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

• 接着走Handler.sendMessageAtTime 方法，这里面就要用到MessageQueue 对象了，此处说明一下，这个mQueue  是在哪里获取到的，是在Handler 构造方法里。此处贴图，从图中可以看出mLooper=Looper.myLooper() mQueue=mLooper.mQueue  Handler 中的MessageQueue 是Looper 中持有的MessageQueue 对象 。
  

注1 为啥要用静态内部类---->如果我们使用Handler 类，没有用static 关键字修饰的话，则会输出Log: The following Handler class should be static or leaks might occur: 会提示你可能会引起内存泄漏。因此在注1 处我用了static 修饰。

好，这里就说这么多，接着开车：

public boolean sendMessageAtTime(@NonNull 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);
}

• 接着时序图上的流程走，此时要进入到MessageQueue.enqueueMessage 方法中，该方法就是将msg 对象存入到MessageQueue 队列中,注意此处，将该handler 对象赋值给了msg.target,这个后面会用到的，很关键。
  

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
    long uptimeMillis) {
  msg.target = this;
  msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
  if (mAsynchronous) {
    msg.setAsynchronous(true);
  }
  return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //3，即将进入MessageQueue.enqueueMessage 方法。
}

• 接着来看MessageQueue.enqueueMessage 方法,该方法就是按照时间的顺序插入到Message 这个链表结构的数据对象中去。
  

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
  if (msg.target == null) { //4. 后面说明，这个也就是四大金刚图里的msg.target 所持有的Handler 对象。
    throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
  }
  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 {
      // 链表的插入操作，不太熟悉的可以看看数据结构。(此处是根据时间来排序的)
      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); //画重点，此处唤醒等待的next 方法。
    }
  }
  return true;
}

此时，一条消息就相当于入队了。 MessageQueue 从名称来看是队列，实际上，使用的还是Message.next 指针来进行操作的，也即是链表的操作。消息的入队完成，后面将会介绍该消息是怎么发送出去的。

• Loop.loop方法，敲重点。省略了部分代码，只关注核心代码。这里用到了死循环，不停的获取Message 对象，获取到之后直接调用Message.target 变量所持有的Handler 对象，然后调用Handler.dispatchMessage 方法，这样就完成了消息的分发。
  

public static void loop() {
  final Looper me = myLooper();
  ...
  final MessageQueue queue = me.mQueue;
  ...
  for (;;) {
    Message msg = queue.next(); // might block   //7.通过MessageQueue.next()方法获取Message对象。
    ...
    final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
    final long end;
    try {
      msg.target.dispatchMessage(msg);
      end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
    } finally {
      if (traceTag != 0) {
        Trace.traceEnd(traceTag);
      }
    }
    ...
    msg.recycleUnchecked();
  }
}

7-8. MessageQueue.next() 方法获取Message 对象。

Message next() {
  ...
  int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
  int nextPollTimeoutMillis = 0;
  for (;;) { //死循环
    if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
      Binder.flushPendingCommands();
    }
    nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);   // 5: 避免了阻塞的关键点，释放资源，处于等待。疑点：处于等待，肯定需要一个东西来唤醒它。上面第5步分析enqueueMessage的时候有行代码if (needWake) {
      nativeWake(mPtr); //画重点，此处唤醒等待的next 方法。
    } 。
    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) { //******此条件可以先不看，因为通过Handler 发送的消息target 都会持有Handler，该逻辑不会触发。消息同步屏障的时候会优先触发该逻辑。
        // 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) { //查找当前的msg 对象。
        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;
      }
     ...
    nextPollTimeoutMillis = 0;
  }
}

• Handler.dispatchMessage 方法，此处有判断，如果在Activity中使用view.post方法调用的时候，就会走到handleCallback 回调中。通过sendMessagexxx函数发送消息的就会走到handleMessage回调中去。
  

/**
 * Handle system messages here.
 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
  if (msg.callback != null) {
    handleCallback(msg);
  } else {
    if (mCallback != null) {
      if (mCallback.handleMessage(msg)) {
        return;
      }
    }
    handleMessage(msg);
  }
}

该方法会会将msg 对象发送到客户端定义Handler 的地方，重写的handleMessage 方法。至此，Handler 发送消息的流程大致介绍完成。
总结
Handler 发送消息的时候，在Handler.enqueueMessage 方法中，将该Handler 对象添加到Message中的target 属性中，这样就完成了Message 持有Handler 的操作，为最后Message.target.dispatchMessage 做了保证。然后将该Message 对象放入到MessageQueue中的Message.next 中去，完成了消息链表的添加；而这个MessageQueue 是Looper 中所持有的对象，这样就可以通过Looper类通过对MessageQueue.next()---->Message.next()--->Message.target.dispatchMessage(msg)完成了消息的分发。

知识点补充

• Looper 对象是怎么new 出来的？
  
  上图看出是在应用程序进程的ActivityThread 类中的main() 函数中调用了Looper.prepareMainLooper() 方法，就new 出来了主线程中的Looper.
  
  上图也看出，这个Looper.prepareMainLooper()方法是系统调用的，开发者不能再次调用了，否则会抛出异常。
  
  prepare这个方法真正的new Looper 了。接着来看看Looper 的构造函数
  

此处创建了MessageQueue, Handler 中的MessageQueue 就是这块创建的。

• 为什么将Looper 保存在ThreadLocal 中?
  

ThreadLocal:线程的变量副本，每个线程隔离.我的理解就是，ThreadLocal 内部使用了当前线程为Key,需要存储的对象为Value，通过字典保存起来的，这样客户端在获取的时候，当前线程就只会获取一份保存的Value.回到Looper中，就可以知道一个线程里按理说就会只有一个Looper。

• Message 为什么推荐使用obtain() 方式获取Message对象，而不推荐使用new Message()?
  

这里涉及到池的技术的应用: Message中维护了一个消息池，消息使用完就会回收。减少对象创建和销毁的开销；java 当中的线程池也是用到了该思想。

• 同步屏障：
  

同步屏障机制的作用，是让这个绘制消息得以越过其他的消息，优先被执行。系统中UI绘制会使用到同步屏障，开发中基本用不到。核心代码： 先设置一个target=null 的消息，插入到消息链表的头部。

然后在MessageQueue.next 中 优先查找同步屏障中的消息asyncHronous 设置为true的异步消息。

• Handler为什么会导致内存泄漏以及解决方案？
  

Handler导致内存泄漏一般发生在发送延迟消息的时候，当Activity关闭之后，延迟消息还没发出，那么主线程中的MessageQueue就会持有这个消息的引用，而这个消息是持有Handler的引用，而handler作为匿名内部类持有了Activity的引用，所以就有了以下的一条引用链。
解决：1.使用静态内部类，如果要调用Activity中的方法，就可以在静态内部类中设置一个
WeakReference activityWeakReference; 引用。
2.在Activity销毁的时候，即onDestory()方法中调用handler.removeCallbacks，移除runnable。
结尾
OK，本次的Android进阶技术之Handler到此就全部写完了，希望喜欢的朋友不要吝啬你的赞，你的评论，点赞，收藏就是对我最大的支持，记得关注我哦，咱们文章每日都会更新，感谢大家的观看。