Android源码学习-----Handler机制

Posted 2020-10-28 予有荣焉

Handler

1.为什么要使用Handler

在android4.0之后，google公司为从系统使用及用户体验方面考虑，如果做一些比较耗时的操作，就不允许直接在主线程中进行，而是要通过handler发送Message对象的方法来修改主线程的UI界面

2.Handler原理简介

在所有的UI操作界面中，都在执行一个死循环(Looper)在不断接收和监听用户发出的指令，一但接受到指令，就立即执行。
  当子线程需要修改UI界面时，调用Handler的sendMessage()方法，向主线程发送消息(Message)
  Handler把消息放到死循环Looper的消息队列中(MessageQueue)
  Looper中还有一个死循环的方法，它会不停的从消息队列中取出消息，并将消息发送给handler
  当handler接收到这个消息后就会执行修改UI界面的程序 

3 Handler、Message、MessageQuene、Looper何时创建？

3.1 Message的创建

由于在子线程中无法再直接修改主界面，那么就需要通过创建Handler发送Message的方法来间接修改主界面。所以Message是由我们手动在需要修改主界面的时候创建的。

Message一般有三种创建方式，

(1) 使用new关键字创建

  Message msg = new Message();

(2) 使用obtain()方法创建

 Message msg = Message.obtain();

(3) 使用Handler对象通过obtainMessage()方法创建，此方法证明handler是比Message先创建的

Message msg = handler.obtainMessage();

     通过观察Handler对象中的obtainMessage()的源码发现，这个方法内部调用的其实就是Message.obtain(Handler h)方法来创建的Message对象。  参数的this表示调用这个方法的Handler对象。

进入obtain(Handler h)的源码中可以看到，在调用此方法时，将handler对象给了Message中的target，并返回一个Message对象，所以此方法最终还是调用了无参的obtain()方法

在obtain()无参的方法中，内部有一个同步的代码块，在这个同步代码快中，通过new关键字创建了Message对象。不过在创建之前，它先做出了判断，如果在Message池中已经有Message对象了，那么就返回已经存在的对象，如果没Message池中为null，才new一个Message对象。(详解见3.1.2  Message如何存储消息对象）

3.2 Message如何存储消息对象

Message内部并不是以队列的方式存储，而是以消息池的方式存储消息

(1) mPool默认为消息池中的第一条消息，在调用obtain()方法存储消息对象时，首先用判断mPool是否为空，当sPool不为null时，就使用消息池中已有的Message对象，如果为null，则new一个Message对象

 

(2)当消息池中的消息不为null时，即sPool不为null，则将sPool赋值给一个Messagee对象m，这时m对象就为消息1

(3)Message对象m使用next属性指向下一条消息，这时的m.next相当于消息2，并将自身赋值给sPool,这时的sPool为消息2.

(4) 在让m.next 为null，即让消息1不再指向下一条消息，断开消息1和消息2之间的联系关系。这时的sPool为消息2

(5) 让消息池的长度减1，并将Message对象return出去，因为消息m即原来的消息对象已经取出，所以此时消息2即sPool就成为了消息1

简而言之，obtain()方法中，就是当判断出消息池中已经有Message对象中，没调用一次该方法，就像第一个消息取出，将第二个消息变为第一个消息

3.3 Handler的创建过程

Handler在当我们需要修改UI界面时，需要我们自己通过new关键字创建，一般使用无参的构造方法。

  Handler handler = new Handler(){};

3.4 Looper的创建过程

在Handler的无参构造方法中，调用了自身的一个双参数的构造方法，有一行代码为Looper调用了一个myLooper()方法，为变量mLooper赋值,这个变量mLooper是一个Looper对象

 

在myLooper()方法中，通过sThreadLocal调用了get()方法返回一个Looper对象，

从此处可以推断出，一般有get()方法时，大多数会有一个相对应的set()方法，通过查找sThreadLocal找到set()方法，可以看到是在prepare()方法中，调用的set()方法。

 

在prepare()方法中，仅仅是创建了一个Looper对象，并赋值给sThreadLooper，并没有调用加载，继续查找prepare()被调用的地方。

通过查找，找到prepare()方法在prepareMainLooper()方法中被调用。那么，只要找到prepareMainLooper()被调用的地方，就能找到Looper在什么时候被调用加载。

 

在Android系统中，Android的UI线程，也就是主线程，实际上是ActivityThread.java,通过查看ActivityThread的源码，找到main()方法，找到了prepareMainLooper()方法被调用

由此可以推断出，当应用程序的主线程启动的时候，就调用加载了prepareMainLooper()来创建了Looper。

3.5 MessageQueue的创建过程

在Handler的无参构造方法中，调用了自身的一个双参数的构造方法，有一行代码为

Looper对象mLooper调用mQueue，为MessageQueue赋值

 

    所以要在Looper类中找到mQueue，可以找到MessageQueue在Looper的构造方法中被new出来，而此方法在prepare()方法中，通过sThreadLocal调用set()方法中，作为参数被传入，接着就类似于Looper的创建过程

实际上MessageQueue是由Looper所创建的，由此，可以推断出来，MessageQueue和Looper一样，也是在主线程UI在启动的时候被加载调用。

 

 

4 当Looper发现MessageQueue中没有消息了，会怎样执行？如果又有消息了，Looper又会怎样执行？

    当Looper发现MessageQueue中没有消息了，就会进入阻塞状态，直到MessageQueue中再次有消息时，Looper才会醒来，继续执行循环

    在此需要明白Linux中的进程间通信的机制。

4.1 Linux系统中的进程间通信机制

    Linux系统中的进程间相互通信，是通过PIPE管道来完成的，Linux中有一个特殊文件叫做句柄，相当于一个变量对象。一个特殊文件有两个句柄，一个是写入句柄，另一个句柄是读取句柄。

   而子进程对应写入句柄，通过写入句柄向这个特殊文件中写入数据，主进程对应读取句柄，不断的读取特殊文件中的数据。

    当特殊文件中没有数据时，主进程就会进入阻塞状态，进入睡眠；当子进程开始向特殊文件中写入数据时，为写入一个特殊标记w(write),当特殊文件接收到这个特殊标记w时，就会去唤醒主进程。

 

4.2 Looper的阻塞和唤醒机制

    Looper的阻塞和唤醒，就类似于Linux中的进程间同信机制，Handler就是子线程，MessageQueue就是特殊文件，Looper就是主线程。

    当MessageQueue消息队列中如果没有消息时，Looper就会进入阻塞状态，而当Handler有数据写入MessageQueue消息队列中时，会写入特殊标记w(write),当MessageQueue接收到这个特殊标记w时，就会唤醒Looper继续读取消息。

5 MessageQuene如何存储Handler发送的消息？

    消息是由handler通过sendMessage（）方法来发送给MessageQueue，当MessageQueue接收到后，将这个消息存储起来

在sendMessage()这个方法中,传入一个Message对象，内部调用sendMessageDelayed()方法并返回。

在sendMessageDelayed()这个方法中，接收两个参数，一个是Message对象msg，另一个是

在这个方法中，调用sendMessageAtTime()方法，该方法中有两个参数，第一个参数为Message对象，即调用sendMessage()方法时传入的Message对象，在此继续传递。

另一个参数为延迟时间加上一个当前的时间，由于在sendMessageDelayed()方法中传入的延迟时间为0，所以可以认为这个参数就表示发送Message消息的时间。

 

在sendMessageAtTime()方法中，返回enqueueMessage()方法，此方法接收到了传入的Message对象和Message的发送时间这两个参数，该方法表示当Handler发送一个消息时，通过这个方法将发送Handler发送的消息插入到MessageQueue中

而enqueueMessage()方法调用的MessageQueue中的一个双参数的方法，

 

查看MessageQueue的源码找到enqueueMessage()双参数的方法，这个方法接收一个Message对象和Message的发送时间。

在这个方法中，通过判断消息是否为空、消息的发送时间，将接收到的消息插入到MessageQueue中。

mMessage为消息队列中的第一条消息，并且赋值给一个Message对象p，所以此时mMessage和p都为第一条消息。

 

 

5.1假设现在p不为null，也就是消息不为空时

 假设现在p不为null，也就是消息不为空时，那么代码判断执行else中的语句。定义了一个新的Message对象prve

 

 

(3) 在这个else语句中，有一个循环，在这个循环中将p赋值给了prev，并且p调用next指向第二条消息，直到p为null，或者这个即将发送的消息msg的时间（when）小于p的消息发送的时间(p.when),即when < p.when时，才break跳出循环。(假设此时msg的when值大于a小于b)

此时p为第二条消息,而prev为第一条消息

(4) 当满足break的条件跳出循环时，将p赋值给msg.next，也就是msg的下一条消息为p，并将msg赋值给prev.next，也就是prev的下一条消息为msg

 

此时prev为第一条消息，msg为第二条消息，p为第三条消息

经此过后，传入的msg参数就插入到了MessageQueue中

5.2 假设消息p为null时

    mMessage为第一条消息，并赋值给p，此时p为第一条消息

    假设消息p为null(p == null)或者发送时间为0(when == 0)或者msg的发送时间小于p的发送时间时(when < p.when)

    当p为null时，就是第一条消息为空，意味着消息队列为null，队列中没有消息。让p赋值给msg.next，就是让msg的下一条消息为null，再将msg赋值给消息队列中mMessage默认的第一条消息，这时mMessage就指向了msg，那么msg就为消息队列中的第一条消息。

当when等于0时，就是当即将要插入的消息的时间为0时，意味着要立刻处理这条消息。当when < p.when时，就是将msg插入到p之前

6 如何将消息发送给指定的message的Handler？

在Looper的loop方法中，当MessageQueue对象queue在调用next方法赋值给Message对象msg时，有可能会阻塞

先通过myLooper()创建一个Looper对象me，再通过me创建一个MessageQueue对象queue，然后再通过queue的next()方法返回一个Message对象msg，并对msg进行判断，

当msg为null时，证明在消息队列中，后面已经没有消息，并return返回结束。

 

当msg不为null时，会通过target调用handler的dispatchMessage()方法。

通过看Handler的源码找到target，可以知道target就是一个Handler对象，当Handler发送消息给MessageQueue时，MessageQueue就会将这个Handler保存起来存储到target中，这样当Looper从MessageQueue中取出消息时，就可以将消息发给所对应的Handler来处理。

 

在Handler中找到dispatchMessage()方法，在这个代码中，首先判断callback是否为null，callback其实是一个Runnable对象，在通过obtain()方法创建Message对象时，obtain()有个双参数的方法，可以传入一个Handler对象h和一个Runnable对象callback。就是在此回调

假如callback为null时，调用handleMessage()方法，该方法在代码中由我们自己实现。

假如callback不为null时，执行handleCallback()方法，这个方法内部通过传入的Message对象调用callback的run()方法

简单来说，当我们通过obtain()方法穿件Message对象时，如果传入一个Runnable对象callback，那么就通过handleCallback()方法来分发消息；如果不传入该参数，那么就通过在代码中重写handleMessage()方法由我们自己实现分发消息

 

如有错误, 敬请指正, 感激不尽!