Handler源码分析

Posted 2020-07-07 孙晓凯

对于Handler搞android的都熟悉，大概原理也知道，可能很多开发者也看过源码，本人也看过源码，但是一直没有系统的分析过，总结过，今天来一波对Handler的源码分析，本文需要读者了解handler的基本原理，如果不了解请参考Handler消息传递机制！

废话不在多说，直接开整！！！

看官：博主，从哪里开始分析呢？

博主：嗯，咱们就从Message message = Message.obtain();开始入手

然我们进入Message找到obtain方法：

/**
     * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
     * avoid allocating new objects in many cases.
     */
    public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

看官：博主，英文注释是啥意思？

博主：带我给各位翻译，意思：从全局消息池中返回一个实例，能使我们在很多情况下创建新对象（联想一下线程池）

在上面的代码中主要就是返回一个Message对象，但是这个对象并不是直接的创建出来的，而是先从Message Pool中去取，如果取不到，然后再创建，我们来分析一下主要代码：

if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }

首先要明白，Message Pool其实是一个链表，其中每一个节点就是一个Message，sPool代表的就是第一个节点，在sPool不为空的时候，取出第一个节点赋值给m,注意接下来的动作就是把下一个节点弄成第一个节点，m.next就代表下一个节点，然后spool指向它，此时，第一个节点的指针还是m,第二个节点的指针是sPool,然后让m.next为null，目的是为了把第一个节点从链表中移除，让下一个节点成为真正的第一个节点，接着sPoolSize--代表此链表中的节点的个数少了一个，如果sPool减为0个，那次方法就会执行return new Message(),即创建一个Message对象。

好了，现在我们有消息了，然后我们就需要关注怎么把这个消息发送出去的代码了，发送消息的代码是在Handler对象中的，所以我们先来看看Handler.

通常我们实例化的都是无参数的Handler，我们来看此构造方法：

public Handler() {
        this(null, false);
    }

看官：我靠，这么简单！

博主：这叫代码少好不，那能叫简单，你能一眼看出这是啥意思？

我们接着进入this(null,false)中：

public Handler(Callback callback, boolean async) {
        if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
            final Class<? extends Handler> klass = getClass();
            if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                    (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
                Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                    klass.getCanonicalName());
            }
        }

        mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;
    }

看官：我靠，有没有搞错，折磨长，确实不简单。

博主：别怕，我们只分析主要的代码

mLooper = Looper.myLooper();
        if (mLooper == null) {
            throw new RuntimeException(
                "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
        }
        mQueue = mLooper.mQueue;
        mCallback = callback;
        mAsynchronous = async;

首先通过Looper.myLooper()得到一个轮询器，如果轮询器（Looper）为null，就会抛出一个异常"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()",异常的意思是说，因为没有调用Looper.prepare()所以不能再线程中创建handler,得到Looper之后，接着利用它得到消息队列。

我们知道了Looper是怎么取出来的，那我们是怎么存进去的呢？
我们先计入到myLooper()中：

/**
     * Return the Looper object associated with the current thread.  Returns
     * null if the calling thread is not associated with a Looper.
     */
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }

我们看到是通过sThreadLocal得到的，接着我们找一找是不是有set()方法。
还真有：

public void set(T value) {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        Values values = values(currentThread);
        if (values == null) {
            values = initializeValues(currentThread);
        }
        values.put(this, value);
    }

我们看看set方法在哪里被调用：
在Looper中我们找到了一段这样的代码：

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));
    }

看到这，还记不记得我们前面说过的，如果取Looper的时候不进行prepare就会抛出异常，原来这个方法的作用就是设置Looper，另外还有一点要注意，设置和取出Looper的时候，使用的是ThreadLocal，ThreadLocal的作用是在线程内是单例的，就是在同一个线程中，我们设置的Looper和取出的Looper是同一个。

这里顺便说一下，我们的消息队列是在哪里创建的呢？进入Looper中：

private Looper(boolean quitAllowed) {
        mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
    }

可以说，有了Looper，才有消息队列。

读者可能有疑问，说我在主线程中使用handler的时候，没有调用Looper啊，怎么不抛出异常呢？

这就需要看一看ActivityThread中的main()方法了：

public static void main(String[] args) {  
SamplingProfilerIntegration.start();  
CloseGuard.setEnabled(false);  
Environment.initForCurrentUser();  
EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());  
Process.setArgV0("<pre-initialized>");  
Looper.prepareMainLooper();  
ActivityThread thread = new ActivityThread();  
thread.attach(false);  
if (sMainThreadHandler == null) {  
    sMainThreadHandler = thread.getHandler();  
}  
AsyncTask.init();  
if (false) {  
    Looper.myLooper().setMessageLogging(new LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));  
}  
Looper.loop();  //进行消息的轮询，为什么我们的主程序在不点击的时候也不会退出？就是因为有loop方法，内部是一个死循环。
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");  
}  

发现有这样一行代码：Looper.prepareMainLooper();
我们进去看看：

/**
     * Initialize the current thread as a looper, marking it as an
     * application's main looper. The main looper for your application
     * is created by the Android environment, so you should never need
     * to call this function yourself.  See also: {@link #prepare()}
     */
    public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }

哈哈，调用了prepare(false),原来主线程自动为我们调用了prepare，但是当我们在子线程中创建handler的时候，不要忘记调用prepare，子线程可不会为我们自动调用。

ok,接下来我们就可以研究最后一步了，就是怎么发消息的代码！

看官：发送消息的方法有很多啊，我们从哪一个说起呢？
博主：这位看官说的对，发送消息的方法确实有很多，但是，其实他们的内部用的是同一个方法发送的消息

public final boolean sendMessage(Message msg)
    {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }


    public final boolean sendEmptyMessage(int what)
    {
        return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
    }


    public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }



    public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
    }


    public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
    {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }


    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);
    }

是不是发现了其实方法的内部都是通过sendMessageAtTime方法发送消息的。

那我们就分析这个方法：

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);
    }

我们看到先得到一个消息队列（MessageQueue），如果不能得到这个消息队列，也就是queue==null，就会抛出异常，否则就会返回enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis),这个方法是什么功能呢？我们进去看看：

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

方法中的第一行代码：msg.target = this;,意思是把当前的类保存到msg中，当前类？对，当前的类就是一个handler，这句代码的含义就是把handler和msg联系起来，当处理的时候就用这个handler进行处理。
返回的结果就是把消息插入到消息队列中，具体的插入方法和链表的插入是一样的，为什么和链表的插入方式一样？我们前面不是说过了吗，消息队列其实是一个链表。
由此看出，其实发送消息就做了一件事，就是把消息插入到消息队列。

现在消息队列中已经有消息了，我们现在既可以取出消息进行处理了，怎么取出消息呢，用Looper.loop()方法：

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
        // and keep track of what that identity token actually is.
        Binder.clearCallingIdentity();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            msg.target.dispatchMessage(msg);

            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }

            // Make sure that during the course of dispatching the
            // identity of the thread wasn't corrupted.
            final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
            if (ident != newIdent) {
                Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
                        + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
                        + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
                        + msg.target.getClass().getName() + " "
                        + msg.callback + " what=" + msg.what);
            }

            msg.recycleUnchecked();
        }
    }

看官：我靠，折磨复杂？
博主：仔细看看好不好，一看长就说复杂，哎

分析以上代码，它先执行Looper me = myLooper();得到Looper,然后又通过MessageQueue queue = me.mQueue;得到消息队列，然后就是一个死循环

for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }

用来获得消息，接下来又有一句这样的代码msg.target.dispatchMessage(msg);,想要知道他是干什么的，只有进去看看啦：

 /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

我们看到有这样的代码：

if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        }

我们很好奇，这个callback是什么玩意，这个其实就是一个Runnable，还记得我们使用handler的时候，handler有一个post方法：

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

此方法传入一个Runnable参数，然后我们进入getPostMessage(r)中：

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
        Message m = Message.obtain();
        m.callback = r;
        return m;
    }

这就不解释了，相信大家都能看懂。

回到dispatchMessage方法，我们分析一下他，首先如果我们向消息队列中插入一个Runable就会执行handleCallback(msg);方法，其实就是一个run方法，否则就会判断mCallback != null是否为空，mCallback是什么呢？这其实是一个接口，我们知道handler还有一种使用方法，就是

 Handler.Callback callback = new Handler.Callback() {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            return false;
        }
    };
    Handler handler = new Handler(callback){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
        }
    };

这种处理消息的方式，按照dispatchMessage方法的逻辑，上面的那个方法会处理消息？看else中的代码：

if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);

如果有handler.callback的时候，会优先调用mCallback中的处理消息方法。

最后对dispatchMessage方法做一个总结，就是当传入的是Runnable的时候，先处理Runnable，否则判断是不是有Callback，如果有就先处理它，如果没有或者没有处理，那就在自己覆写的handleMessage方法中处理消息。

OK，Handler基本原理大概就分析完了，多谢大家收看！

如有错误，敬请指出，不胜感激！