锦囊篇｜一文摸懂 Handler

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发布于: 2020 年 06 月 22 日
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前言在日常开发中，我们势必会使用到子线程和UI线程的通信，而起着桥梁作用的就是我们常用的Handler。但是他的内部是怎么运作的？运作的过程中存在什么问题？需要我们注意，本文将会详细讲解。
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解析Handler
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从图中我们就可以知道了，整个Handler工作组成的包括了Handler、Looper、MessageQueue、Message这四个部分。
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MessageQueue和Message分别只是一个队列和消息实体类，自然不再多说。
而Handler和Looper的具体是怎样的呢？
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在我的模拟Handler项目中，已经比较清晰的阐述了整个框架的工作流程，接下里就是结合SDK代码的一份解析了。
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整个Handler往简单了来说其实就干了两件事情：
发送消息
处理消息
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发送消息涉及到的三个函数sendMessage()、enqueueMessage()、Looper.prepareMainLooper()。
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所有事情的起源要从Looper.prepareMainLooper()开始讲起。
这个函数处于ActivityThread中，没有了解过这个类的读者们需要知道，java编程一定是有一个主入口的，但是我们在整个Android编程中，从来没有涉及过main()这个函数，是因为它已经包含在了ActivityThread这个类中，而它已经经过了复杂的封装。
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接下来看下这个Looper.prepareMainLooper ()函数。
public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false); // 1
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper(); // 2
        }
    }
// 上述注释1对应的函数
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));
    }
// 上述注释2对应的函数
public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }
两小段代码，里面用到了一个变量sThreadLocal，这个变量是使用static final修饰的，意味这全局唯一。从他主动抛出的异常我们也可以看出Looper这个对象也是一个唯一的变量。这是我们需要掌握的第一个知识点。
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接下来是关于sendMessage()函数
这个函数其实是一个泛称，他并不单单指sendMessage()，他还可以是sendMessageAtTime()、sendMessageDelayed()，他们都干了一件事情——传递消息。通过一直向下探索，你就能知道他们最后调用的都是enqueueMessage()这个函数，也就是把消息放进了消息队列中。
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没有很多的操作，就是我们熟悉的链表操作。这里没有做展示，有兴趣的朋友进到源码往下翻一点，马上就能看到了。
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就这样很简单，并且很成功的让我们的消息进入了消息队列。
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处理消息接收完消息，我们要干嘛？我们为什么要发消息，因为我们要处理啊。
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这里我们要遇到的函数有：Looper.loop()、dispatchMessage()、handleMessage()。
用过Handler的读者们都应该知道我们是需要重写handleMessage()这个函数的，用于对不同的消息作出响应，所以就不再多介绍。
所以第一个讲的就是Looper.loop()这个函数。
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一共两段代码，也是至关重要的一部分。
在这个代码中两个至关重要的点：
（1）首先是问题是这么一个死循环的函数，怎么就没引发ANR呢？？？？
（2）通过dispatchMessage()如何分发这个消息的？target是什么？
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先是第一个问题的解答。
网上的解答多种多样。但是最关键的点其实是这样的，ANR是围绕loop()这个函数展开的，而ANR的出现也就是loop()的消息没有得到及时的消费。
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第二个问题。
先说target这个爆红的变量是什么。msg.target也就是说这是Message的一个元素，搜索Message就能找到如下图示。
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原来target就是一个Handler，而这个Handler就是我们对应的主动创建Handler。
然后就是dispatchMessage()函数了。
    /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }
想来这就很清楚了，他也就是将事件分发给了handleMessage()处理，而handleMessage()又是我们自己来专门写的。msg.callback是一个Runnable对象。
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害，原来就是这样啊。。
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MessageQueue中消息如果为空，该咋办其实他在MessageQueue的next()方法中已经有了对应的解决方案了。
Message next() {
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }
        int pendingIdleHandlerCount = -1; 
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
            synchronized (this) {
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message prevMsg = null;
                Message msg = mMessages;
                // 。。。。。。
                // 判断队列内部是否还有消息
                if (msg != null) {
                    // 。。。。。
                } else {
                    // No more messages.
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
                // Process the quit message now that all pending messages have been handled.
                if (mQuitting) {
                    dispose();
                    return null;
                }
                // 两种情况调用到IdleHandler
                // 1.消息队列为空； 2.下一条消息在将来才执行
                if (pendingIdleHandlerCount < 0
                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
                }
                // 如果idleHandler都不存在了，那只能让Looper阻塞
                // 继续循环执行
                if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                    mBlocked = true;
                    continue;
                }
                if (mPendingIdleHandlers == null) {
                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
                }
                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
            }
            // 执行这些IdleHandler，那IdleHandler是干嘛的？
            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);
                    }
                }
            }
            pendingIdleHandlerCount = 0;
            nextPollTimeoutMillis = 0;
        }
    }
既然知道了IdleHandler的存在，就看看他的具体运作方式是如何的，而最主要的就是他的接口方法queueIdle()。
// 在ActivityThread中存在
// 使用了aidl调用了底层服务
// 也就是说在你没事干的时候，他也会自己给自己安排事情做
private class Idler implements MessageQueue.IdleHandler {
        @Override
        public final boolean queueIdle() {
            ActivityClientRecord a = mNewActivities;
            boolean stopProfiling = false;
            if (mBoundApplication != null && mProfiler.profileFd != null
                    && mProfiler.autoStopProfiler) {
                stopProfiling = true;
            }
            if (a != null) {
                mNewActivities = null;
                IActivityTaskManager am = ActivityTaskManager.getService();
                ActivityClientRecord prev;
                do {
                    if (localLOGV) Slog.v(
                        TAG, "Reporting idle of " + a +
                        " finished=" +
                        (a.activity != null && a.activity.mFinished));
                    if (a.activity != null && !a.activity.mFinished) {
                        try {
                            am.activityIdle(a.token, a.createdConfig, stopProfiling);
                            a.createdConfig = null;
                        } catch (RemoteException ex) {
                            throw ex.rethrowFromSystemServer();
                        }
                    }
                    prev = a;
                    a = a.nextIdle;
                    prev.nextIdle = null;
                } while (a != null);
            }
            if (stopProfiling) {
                mProfiler.stopProfiling();
            }
            applyPendingProcessState();
            return false;
        }
    }
其他讲实话，可能就是处理一系列没有优先级是那种并需要立刻处理的事情。
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思考Handler的内存泄漏实例。
为什么Handler不能在子线程创建？
为什么Handler构造方法里面的Looper不是new出来的？
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问题1：Handler的内存泄漏实例。
    Handler handler;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
         handler = new Handler(new Handler.Callback() {
            @Override
            public boolean handleMessage(@NonNull Message msg) {
                startActivity(new Intent(MainActivity.this, HandlerTestActivity.class));
                return false;
            }
        });
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 中断3秒
                SystemClock.sleep(3000);
                handler.sendEmptyMessage(0);
            }
        }).start();
    }
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        Log.e("onDestroy", "已销毁");
        handler.removeCallbacksAndMessages(0); // 2
        handler = null; // 1
    }
如果不加注释1和注释2，这就是一段会内存泄露的代码，看了代码，应该也清楚逻辑十分简单，就是一个跳转。推出程序后，你仍然会看到跳转，这就是Handler的内存泄漏。
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问题2: 为什么Handler不能在子线程创建？
这里需要感谢给我提出问题的大佬读者：im小野同学
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这个问题其实有点问题，对于修改过底层的华为的操作系统并不存在这样的问题，但是正常的Android原生系统就不行了，当然这针对的是无参构造函数，如果你通过传入一个Looper来解决，像这样handler = Handler(Looper.getMainLooper(), Callback())，也是没问题的。
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代码如下
new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                handler = new Handler(new Handler.Callback() {
                    @Override
                    public boolean handleMessage(@NonNull Message msg) {
                        return false;
                    }
                });
            }
        }).start();
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通过对报错溯源，我们就能发现这样一个问题。
他拿不到Looper，因为他不是UI线程。
其实这就是问题所在，我们上文讲过sThreadLocal这个变量，他通过一个get()函数获取了Looper。但是这里存在一个问题，这个get(),他获取的是什么。
所以我们也就进去看看好了。
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
原来，他的取法就是从一个Map中进行获取的，而key，就是当前线程，所以当我们在子线程中创建Handler的时候，我们是拿不到Looper的，因为key并不对应。这个时候我们同样明白了Looper也是一个唯一的，因为他不会为我们创建出来的一个子线程再添加一个Looper，而是共用。
就这个问题，Google其实有给出解决方案，详细请看 》》知道Handler，那你知道HandlerThread吗？
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问题3：为什么Handler构造方法里面的Looper不是new出来的？
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这个问题的性质和问题2有点类似了，唯一性。Looper作为一个事件处理的重要组成部分，想来我们已经看到了，就像多道程序设计技术一样，这是一个不受控制的过程，我们需要疯狂的思考安全性，同步性等问题。这也是唯一性的好处，所以事件统一处理，处理起来也就有序。至少在我们的平时使用中已经证明了这是一个可取的方法。
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