Handler延时消息是如何实现的？

Posted 2021-10-18 小猪快跑22

首先，需要明确一点，Handler 延时消息机制不是延时发送消息，而是延时去处理消息；举个例子，如下：

handler.postDelayed(() ->{
    Log.e("zjt", "delay runnable");
}, 3_000);

上面的 Handler 不是延时3秒后再发送消息，而是将消息插入消息队列后等3秒后再去处理。

postDelayed 的方法如下：

public final boolean postDelayed(@NonNull Runnable r, long delayMillis) {
    return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}

其中的 getPostMessage 就是将 post 的 runnable 包装成 Message，如下：

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
    // 使用 Message.obtain() 避免重复创建实例对象，达到节约内存的目的
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m;
}

sendMessageDelayed 方法如下：

public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
    if (delayMillis < 0) {
        delayMillis = 0;
    }
    // 延时的时间是手机的开机时间（不包括手机休眠时间）+ 需要延时的时间
    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

sendMessageAtTime 如下：

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);
}

这里面的代码很好理解，就不说了，看看 enqueueMessage：

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
        long uptimeMillis) {
    msg.target = this; // 设置 msg 的 target 为Handler
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
    // 异步消息，这个需要配合同步屏障来使用，可以看我之前的文章，这里不赘述
    if (mAsynchronous) { 
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    // 插入到 MessageQueue 中
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

MessageQueue 的 enqueueMessage 的方法如下：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    if (msg.target == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
    }
    if (msg.isInUse()) {
        throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
    }
    synchronized (this) {
        // 判断发送消息的进程是否还活着
        if (mQuitting) {
            IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                    msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
            Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
            msg.recycle(); // 回收消息到消息池
            return false;
        }
        msg.markInUse(); // 标记消息正在使用
        msg.when = when; 
        Message p = mMessages; // 获取表头消息
        boolean needWake;
        // 如果队列中没有消息 或者 消息为即时消息 或者 表头消息时间大于当前消息的延时时间
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
            // New head, wake up the event queue if blocked.
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
            // 表示要唤醒 Hander 对应的线程，这个后面解释
            needWake = mBlocked;
        } else {
            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
            Message prev;
            // 如下都是单链表尾插法，很简单，不赘述
            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;
        }
        // 唤醒Handler对应的线程
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

举个例子，假设我们消息队列是空的，然后我发送一个延时10s的延时消息，那么会直接把消息存入消息队列。

从消息队列中获取消息是 通过 Looper.loop() 来调用 MessageQueue 的 next()方法，next()的主要代码如下：

 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();
         }
         // 表示要休眠多长时间，功能类似于wait(time)
         // -1表示一直休眠,
         // 等于0时，不堵塞
         // 当有新的消息来时，如果handler对应的线程是阻塞的，那么会唤醒
         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;
             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());
             }
             if (msg != null) {
                 if (now < msg.when) {
                     // 计算延时消息的剩余时间
                     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;
             }
           
             .......
             // 判断是否有 idle 任务，即主线程空闲时需要执行的任务，这个下面说
     
             if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                 // 这里表示所有到时间的消息都执行完了，剩下的如果有消息一定是延时且时间还没到的消息； 
                 // 刚上面的 enqueueMessage 就是根据这个变量来判断是否要唤醒handler对应的线程
                 mBlocked = true; 
                 continue;
             }       
         
        ......
     }
 }

其实，从这里就可以看出来，Handler 的延时消息是如何实现的了。

比方说 发送一个延时10s的消息，那么在 next()方法是，会阻塞 （10s + 发送消息时的系统开机时间 - 执行next()方法是系统的开机时间），到达阻塞时间时会唤醒。或者这时候有新的消息来了也会 根据 mBlocked = true来唤醒。

IdleHandler是什么？

在 MessageQueue 类中有一个 static 的接口 IdleHanlder：

public static interface IdleHandler {
    boolean queueIdle();
}

当MessageQueue中无可处理的Message时回调； 作用：UI线程处理完所有事务后，回调一些额外的操作，且不会堵塞主进程；

接口中只有一个 queueIdle() 函数，线程进入堵塞时执行的额外操作可以写这里， 返回值是true的话，执行完此方法后还会保留这个IdleHandler，否则删除。