Handler概要

Handler用于線程間的消息傳遞，它可以將一個(gè)線程中的任務(wù)切換到另一個(gè)線程執(zhí)行。切換的目標(biāo)線程與Handler內(nèi)部持有的Looper所在線程一致。若初始化Handler時(shí)未手動(dòng)設(shè)置Looper，Handler會(huì)通過(guò)ThreadLocal獲取并持有當(dāng)前（初始化Handler時(shí)）線程的Looper。當(dāng)Handler發(fā)送一條消息后，這條消息會(huì)進(jìn)入目標(biāo)線程的MessageQueue，目標(biāo)線程的Looper掃描并且取出消息，最終由Handler執(zhí)行這條消息。

構(gòu)造器

Handler的構(gòu)造器大致分為以下兩種：

public Handler(Callback callback, boolean async){}public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async){}

構(gòu)造器的參數(shù)列表：

callback：Handler處理消息的接口回調(diào)，執(zhí)行消息時(shí)可能會(huì)調(diào)用該接口。 async：默認(rèn)false，若該值為true，則消息隊(duì)列中的所有消息均是AsyncMessage。AsyncMessage的概念請(qǐng)看后續(xù)章節(jié)。 looper：消息的查詢者，會(huì)不斷輪詢檢查MessageQueue是否有消息。

若調(diào)用者傳遞Looper，直接使用該Looper；否則通過(guò)ThreadLocal從當(dāng)前線程中獲取Looper。所以執(zhí)行任務(wù)所在的目標(biāo)線程不是創(chuàng)建Handler時(shí)所在的線程，而是Looper所在的線程。

sendMessageAtTime

無(wú)論是使用post(Runnable r)還是sendMessage(Message m)發(fā)送消息，最終都會(huì)執(zhí)行到sendMessageAtTime方法。該方法指定了Message的執(zhí)行者（msg.target=handler）和調(diào)用時(shí)機(jī)（msg.when）。

dispatchMessage

dispatchMessage方法用于執(zhí)行事先注冊(cè)的Message和Handler回調(diào)，源碼如下：

public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) { if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } handleMessage(msg); } }

可以發(fā)現(xiàn)回調(diào)的優(yōu)先級(jí)是：Message的回調(diào)>Handler的回調(diào)（構(gòu)造器章節(jié)中的callback）>Handler子類重寫的handleMessage方法。

ThreadLocal

ThreadLocal是一個(gè)線程內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類，用于存放以線程為作用域的數(shù)據(jù)，在不同的線程中可以持有不同的數(shù)據(jù)副本。通過(guò)ThreadLocal就可以很方便的查找到當(dāng)前線程的Looper。ThreadLocal內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的UML類圖如下：

通過(guò)ThreadLocal查找Looper的流程如下：

通過(guò)Thread.currentThread()獲取當(dāng)前線程對(duì)象。 取出線程對(duì)象持有的ThreadLocalMap對(duì)象。 以自身為key，獲取ThreadLocalMap中對(duì)應(yīng)Entry的value。Looper

Looper在Handler中扮演著消息循環(huán)的角色。它會(huì)不斷查詢MessageQueue中是否有消息。當(dāng)沒(méi)有消息時(shí)Looper將一直阻塞。

若當(dāng)前線程沒(méi)有Looper，且調(diào)用者未傳Looper，Handler會(huì)因?yàn)槲传@取Looper而報(bào)錯(cuò)。解決辦法是通過(guò)Looper.prepare在當(dāng)前線程手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)Looper，并通過(guò)Looper.loop開(kāi)啟消息循環(huán)：

new Thread('Thread#2') { @override public void run() {Looper.prepare();Handler handler = new Handler();Looper.loop(); }}

Looper提供了quit和quitSafely兩種方式來(lái)退出一個(gè)Looper。區(qū)別在于前者會(huì)直接退出；后者則是在處理完消息隊(duì)列的已有消息后才安全退出。

Looper所在的線程會(huì)一直處于運(yùn)行狀態(tài)，所以建議消息處理完畢后及時(shí)退出Looper，釋放線程。

MessageQueue

MessageQueue是消息的存儲(chǔ)隊(duì)列，內(nèi)部提供了很多精彩的機(jī)制。

IdleHandler

IdleHandler本質(zhì)上只是一個(gè)抽象的回調(diào)接口，沒(méi)有做任何操作：

/** * Callback interface for discovering when a thread is going to block * waiting for more messages. */public static interface IdleHandler { /** * Called when the message queue has run out of messages and will now * wait for more. Return true to keep your idle handler active, false * to have it removed. This may be called if there are still messages * pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched * after the current time. */ boolean queueIdle();}

看上述注釋可以了解，MessageQueue會(huì)在將要進(jìn)入阻塞時(shí)執(zhí)行IdleHandler的queueIdle方法，隊(duì)列阻塞的觸發(fā)時(shí)機(jī)是：

消息隊(duì)列沒(méi)有消息。 隊(duì)首消息的執(zhí)行時(shí)間大于當(dāng)前時(shí)間。

當(dāng)我們希望一個(gè)任務(wù)在隊(duì)列下次將要阻塞時(shí)調(diào)用，就可以使用IdleHandler。在Android工程中最常見(jiàn)的例子就是：給Activity提供生命周期以外的回調(diào)。

比如我希望在布局繪制完成后執(zhí)行某個(gè)操作，但是Activity的onStart和onResume回調(diào)均在View繪制完成之前執(zhí)行，可以看看onResume的官方注釋：

/** * ... * <p>Keep in mind that onResume is not the best indicator that your activity * is visible to the user; a system window such as the keyguard may be in * front. Use {@link #onWindowFocusChanged} to know for certain that your * activity is visible to the user (for example, to resume a game). * ... */ @CallSuper protected void onResume() {...}

這種情況下就可以給MessageQueue設(shè)置一個(gè)IdleHandler，等當(dāng)前隊(duì)列中的消息（包括繪制任務(wù)）執(zhí)行完畢并將要進(jìn)入阻塞狀態(tài)時(shí)，調(diào)用IdleHandler的任務(wù)，確保任務(wù)在繪制結(jié)束后執(zhí)行。

使用方式如下所示：

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) { Looper.myLooper().getQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() { @Override public boolean queueIdle() { // do something when queue is idle // 返回值表示bKeepAlive標(biāo)識(shí)：true->繼續(xù)使用，false->銷毀該Handler return false; } });}AsyncMessage和SyncBarrier

顧名思義，SyncBarrier表示同步柵欄（也叫作障礙消息），用于阻塞SyncMessage，優(yōu)先執(zhí)行AsyncMessage。該機(jī)制大大提升了MessageQueue的操作靈活性。

在進(jìn)一步了解這兩個(gè)概念之前，需要先了解MessageQueue插入消息的機(jī)制，MessageQueue的enqueueMessage源碼如下（省略了喚醒隊(duì)列的相關(guān)代碼）：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { synchronized (this) { msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages; if (p == null || when == 0 || when < p.when) { // New head. msg.next = p; mMessages = msg; } else { // Inserted within the middle of the queue. Message prev; for (;;) { prev = p; p = p.next; if (p == null || when < p.when) { break; } } msg.next = p; // invariant: p == prev.next prev.next = msg; } return true;}

從上述源碼可知，消息按照調(diào)用時(shí)機(jī)（when）有序排列，當(dāng)when等于0時(shí)，直接將消息插在隊(duì)頭；當(dāng)when等于隊(duì)列中消息的when時(shí)，將消息插在這些消息的后方。

假設(shè)這樣一個(gè)場(chǎng)景：我們有一個(gè)非常緊急的任務(wù)，希望能夠優(yōu)先執(zhí)行，該如何處理？

很簡(jiǎn)單，發(fā)送一個(gè)when為0的消息，它將自動(dòng)被插到列表的頭部。Handler中也提供了現(xiàn)成的接口：

public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r){ return sendMessageAtFrontOfQueue(getPostMessage(r));}public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) {return enqueueMessage(queue, msg, 0);}

將場(chǎng)景升級(jí)一下：我們有一個(gè)任務(wù)A，其他所有任務(wù)都依賴于A，若A未執(zhí)行，則其他所有任務(wù)都不允許執(zhí)行。

A插入隊(duì)列的時(shí)間和執(zhí)行時(shí)間都是不確定的，在此之前，所有任務(wù)都不允許執(zhí)行。按照當(dāng)前的機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)該需求，此時(shí)SyncBarrier和AsyncMessage就派上了用場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)流程如下：

調(diào)用MessageQueue.postSyncBarrier將SyncBarrier插入隊(duì)列：SyncBarrier本質(zhì)上是一個(gè)target為空的消息，插入邏輯和普通消息一致，也是按照when確定插入位置。SyncBarrier的when固定是SystemClock.uptimeMillis()，因此將其插入到隊(duì)列的中間（SyncBarrier前面可能會(huì)有一些無(wú)時(shí)延的消息，后面可能會(huì)有帶時(shí)延的消息）。 插入SyncBarrier后，輪詢消息直至SyncBarrier排到隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn)，此時(shí)使用next方法查詢消息將自動(dòng)過(guò)濾同步消息，只執(zhí)行異步消息。源碼如下所示：

// mMessages表示隊(duì)首消息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());} 插入任務(wù)A（將A定義為AsyncMessage），由于SyncBarrier的存在，A將優(yōu)先被執(zhí)行（不排除A有時(shí)延，此時(shí)隊(duì)列將進(jìn)入阻塞狀態(tài)，即便隊(duì)列里可能存在無(wú)時(shí)延的同步消息）。 只要SyncBarrier放在隊(duì)首，同步消息將一直被阻塞，消息隊(duì)列只能輸出AsyncMessage。當(dāng)任務(wù)A執(zhí)行完畢后，需要調(diào)用removeSyncBarrier手動(dòng)將SyncBarrier移除。

Handler提供了接口讓我們插入AsyncMessage，即構(gòu)造器中的asyc參數(shù)。當(dāng)async為true時(shí)，所有通過(guò)Handler傳遞的消息均會(huì)被定義為AsyncMessage（前提是要和SyncBarrier配合使用，不然AsyncMessage沒(méi)有效果）。

再重新思考SyncBarrier和AsyncMessage機(jī)制的應(yīng)用場(chǎng)景，本質(zhì)上就是為了阻塞從Barrier消息到AsyncMessage消息之間的同步消息的執(zhí)行。

在Android源碼中，布局的繪制就使用了這種機(jī)制。在ViewRootImpl的scheduleTraversals方法中，會(huì)事先往主線程的消息隊(duì)列設(shè)置Barrier，再去提交AsyncMessage，阻塞在此期間的所有同步消息。源碼如下：

void scheduleTraversals() {if (!mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = true;// 設(shè)置Barrier mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();// 該方法最終會(huì)提交一個(gè)AsyncMessage mChoreographer.postCallback( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); if (!mUnbufferedInputDispatch) {scheduleConsumeBatchedInput(); } notifyRendererOfFramePending(); pokeDrawLockIfNeeded();}}

Tips：關(guān)于Barrier的概念在Java并發(fā)中多有涉及，比如CountDownLatch、CyclicBarrier等。詳情請(qǐng)查看《Thinking in Java》21.7章節(jié)。

阻塞和喚醒機(jī)制

阻塞和喚醒機(jī)制是MessageQueue的精髓，極大降低了Loop輪詢的頻率，減少性能開(kāi)銷。

在IdleHandler章節(jié)已經(jīng)提及MessageQueue阻塞的時(shí)機(jī)：

消息隊(duì)列沒(méi)有消息。隊(duì)首消息的執(zhí)行時(shí)間大于當(dāng)前時(shí)間。next方法的源碼如下：

Message next() { int nextPollTimeoutMillis = 0; for (;;) {if (nextPollTimeoutMillis != 0) { Binder.flushPendingCommands();}// 關(guān)鍵方法，將線程阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒，若nextPollTimeoutMillis為-1，線程將一直處于阻塞狀態(tài)。nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);synchronized (this) { // Ignore SyncBarrier code final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; 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; msg.markInUse(); return msg;} } else {// No more messages.nextPollTimeoutMillis = -1; } // Ignore IdleHandler code if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {// No idle handlers to run. Loop and wait some more.mBlocked = true;continue; }} }}

插入消息時(shí)喚醒MessageQueue的時(shí)機(jī)（假設(shè)隊(duì)列處于阻塞狀態(tài)）：

隊(duì)首插入一條SyncMessage。 隊(duì)首是一個(gè)柵欄，且插入一條離柵欄最近的AsyncMessage。

enqueueMessage方法的源碼如下：

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.nextprev.next = msg; } // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false. if (needWake) { // 關(guān)鍵方法，用于喚醒隊(duì)列線程nativeWake(mPtr); }}return true;}

喚醒的第二種時(shí)機(jī)特意強(qiáng)調(diào)了插入離Barrier最近的AsyncMessage。對(duì)于如下的阻塞情況，插入AsyncMessage時(shí)不需要將其喚醒：

Handler內(nèi)存泄漏分析

了解了Handler的內(nèi)部原理后，再來(lái)分析由Handler引起的內(nèi)存泄露問(wèn)題：

當(dāng)定義了一個(gè)非靜態(tài)的Handler內(nèi)部類時(shí)，內(nèi)部類會(huì)隱式持有外圍類的引用。 Handler執(zhí)行sendMessageAtTime方法時(shí)，Message的target參數(shù)會(huì)持有Handler對(duì)象。 當(dāng)Message沒(méi)有被執(zhí)行時(shí)（比如now<when），若退出了Activity，此時(shí)Message依然持有Handler對(duì)象，而Handler持有Activity的對(duì)象，導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

解決方案：

將Handler定義為靜態(tài)內(nèi)部類。 退出Activity時(shí)清空MessageQueue中對(duì)應(yīng)的Message。

以上就是詳解Android Handler的使用的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Android Handler的資料請(qǐng)關(guān)注好吧啦網(wǎng)其它相關(guān)文章！