Adnroid源码学习笔记：Handler 线程间通讯

Posted 2022-12-08 扬州慢_

常见的使用Handler线程间通讯：

主线程：
Handler handler = new Handler() 
@Override
    public void handleMessage(Message msg) 
        ...
    
;

子线程：
Message message = new Message();  
message.arg1 = 1;  
Bundle bundle = new Bundle();  
bundle.putString("test", "test");  
message.setData(bundle);  
handler.sendMessage(message); 

这类操作一般用于在子线程更新UI。在主线程创建一个handler，重写handlermessage方法，然后在子线程里发送消息，主线程里就会接受到消息。这就是简单的线程间通讯。如果在子线程创建handler对象则会报错。根据Log提示，子线程创建handler需要调用Looper.prepare() (在main函数中已经调用了Looper.prepareMainLooper()，该方法内会调起Looper.prepare())，Looper.loop()方法 。但是即使子线程调用Looper.prepare()创建Looper对象，这个Looper也是子线程的，不可以用于更新UI操作。那到底Handler、Looper这几个类之间是如何工作的呢？我们从源头看起，以下是Looper类的prepare()方法：

public final class Looper  
    ...
    final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>(); //threadLocal是线程内部的数据存储类，该类存储了线程的所有数据信息。

    public static void prepare() 
        prepare(true);
    

    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)); //创建一个Looper（Looper的构造器里也创建了一个MessageQueue，），将Looper与线程关联起来
    

    public static @Nullable Looper myLooper()  //下面会看到的，设置Handler类里的Looper时会调用该方法
        return sThreadLocal.get(); //获得Looper对象
    
    ...

当handler传输message时，不论是调用sendMessage(Message msg)还是sendMessageDelayed(),最后都会指向sendMessageAtTime()方法：

public class Handler     
    ...
    public boolean sendMessageAtTime(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);
    
    ...

mQueue即消息队列，用于将收到的消息以队列形式排列，提供出队和入队方法，该变量是Looper的成员变量，在Handler创建时赋值给handler

public class Handler 
    ...
    final Looper mLooper;
    final MessageQueue mQueue;
    mLooper = Looper.myLooper();  //创建Handler前调用Looper.prepare()时定义并设置了Looper，这里调用Looper.myLooper()来获得该Looper
    mQueue = mLooper.mQueue;
    ...

上面调用的enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)方法作用是消息入队

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) 
    msg.target = this; //把handler本身赋值给要入队的消息，用来待会儿出队使用
    if (mAsynchronous) 
        msg.setAsynchronous(true);
    
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);

可以看到最后是由消息队列queue调用自身MessageQueue类的入队方法enqueueMessage()

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) 
        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();
            return false;
        

        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.next
            prev.next = msg;
        

        // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
        if (needWake) 
            nativeWake(mPtr);
        
    
    return true;

mMessages是MessageQueue类的一个成员变量，用以记录排在最前面的消息，msg是我们传入的message，msg.next是Message类的成员变量，可以理解成下一条消息。入列方法重点看这几句：

Message p = mMessages;
msg.next = p;  //把mMessages赋值给新入队的这条消息的next
mMessages = msg;  //把新入队的消息赋值给mMessages

就像排队一样，msg是来插队的，排第一的mMessages自愿排到msg的后面，并让msg站到自己原来的位置上，这样就完成的msg的入队操作,整个消息入队操作是按照时间来排序的。至于出队操作，就在一开始所提到的ActivityTread中的main方法里调用的Looper.loop（）方法里：

public static void loop() 
    ...

    for (;;) 
        ...
        Message msg = queue.next(); //获取下一条消息
        ...
        msg.target.dispatchMessage(msg); //传递消息
        ...
        msg.recycleUnchecked(); //清空状态，循环往复
        
    
    ...

提炼出来就是在loop方法里一直死循环，从MessageQueue消息队列里使用next()方法获得下一条消息，next方法简单看就是：

Message msg = mMessages;
mMessages = msg.next;
msg.next = null;
return msg;

这就是简单的解释消息出列，把排第一的消息作为方法的返回值，然后让排第二的排到第一去。获得消息后使用msg.target（上面入队时赋值的handler）来传递消息：

public void dispatchMessage(Message msg) 
    if (msg.callback != null) 
        handleCallback(msg); //如果有callback参数则调用处理回调的方法
     else 
        if (mCallback != null) 
            if (mCallback.handleMessage(msg)) 
                return;
            
        
        handleMessage(msg); //将消息作为参数传递出去
    

至此，handler传递消息的整个流程走完。另外还有一个我们经常用到handler的方法post：

public final boolean post(Runnable r) 
    return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);


private static Message getPostMessage(Runnable r)  //将runnable变成message自身的callback变量
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m;

可以看到，post的runnable参数经过getPostMessage()方法最后被赋值给要传递下去的消息的callback这个变量，等到消息出列时，如果消息带有callback参数则调用处理回调的方法handleCallback(msg)

private static void handleCallback(Message message) 
    message.callback.run();

可以看到，不论是从sendMessage里发出的消息，还是在post传递的runnable里执行的代码，最后都是殊途同归，都是在UI线程运行的。最后总结一下吧，线程间通讯原理大概就是：

1. Looper.prepare()创建Looper和MessageQueue，并与所在线程关联
2. Looper.loop()通过一个for死循环不断对MessageQueue进行轮询
3. 创建handler时，会把Looper和MessageQueue赋值给handler，将三者关联起来。当handler调用sendMessage传递消息，消息会被发送到Looper的消息队列MessageQueue里
4. 一旦loop()方法接收到消息，则将消息通过该消息携带的handler（msg.target）的handleMessage方法处理