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Handler的原理有哪些

發布時間:2021-10-11 22:02:38 來源:億速云 閱讀:257 作者:iii 欄目:編程語言

本篇內容主要講解“Handler的原理有哪些”,感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷,實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Handler的原理有哪些”吧!

總流程

開頭需要建立個handler作用的總體印象,下面畫了一個總體的流程圖

Handler的原理有哪些

從上面的流程圖可以看出,總體上是分幾個大塊的

  • Looper.prepare()、Handler()、Looper.loop() 總流程

  • 收發消息

  • 分發消息

相關知識點大概涉及到這些,下面詳細講解下!

  • 需要詳細的查看該思維導圖,請右鍵下載后查看

Handler的原理有哪些

使用

先來看下使用,不然源碼,原理圖搞了一大堆,一時想不起怎么用的,就尷尬了

使用很簡單,此處僅做個展示,大家可以熟悉下

演示代碼盡量簡單是為了演示,關于靜態內部類持有弱引用或者銷毀回調中清空消息隊列之類,就不在此處展示了

  • 來看下消息處理的分發方法:dispatchMessage(msg)

Handler.java
...
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}
...

從上面源碼可知,handler的使用總的來說,分倆大類,細分三小類

  • 收發消息一體

    • handleCallback(msg)

  • 收發消息分開

    • mCallback.handleMessage(msg)

    • handleMessage(msg)

收發一體

  • handleCallback(msg)

  • 使用post形式,收發都是一體,都在post()方法中完成,此處不需要創建Message實例等,post方法已經完成這些操作

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TextView msgTv;
    private Handler mHandler = new Handler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        msgTv = findViewById(R.id.tv_msg);

      	//消息收發一體
        new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                String info = "第一種方式";
                mHandler.post(new Runnable() {
                    @Override public void run() {
                        msgTv.setText(info);
                    }
                });
            }
        }).start();
    }
}

收發分開

mCallback.handleMessage(msg)

  • 實現Callback接口

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TextView msgTv;
    private Handler mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
        //接收消息,刷新UI
        @Override public boolean handleMessage(@NonNull Message msg) {
            if (msg.what == 1) {
                msgTv.setText(msg.obj.toString());
            }
            //false 重寫Handler類的handleMessage會被調用,  true 不會被調用
            return false;
        }
    });

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        msgTv = findViewById(R.id.tv_msg);

        //發送消息
        new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                Message message = Message.obtain();
                message.what = 1;
                message.obj = "第二種方式 --- 1"; 
                mHandler.sendMessage(message);
            }
        }).start();
    }
}

handleMessage(msg)

  • 重寫Handler類的handlerMessage(msg)方法

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private TextView msgTv;
    private Handler mHandler = new Handler() {
        //接收消息,刷新UI
        @Override public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            if (msg.what == 1) {
                msgTv.setText(msg.obj.toString());
            }
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        msgTv = findViewById(R.id.tv_msg);

        //發送消息
        new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                Message message = Message.obtain();
                message.what = 1;
                message.obj = "第二種方式 --- 2";
                mHandler.sendMessage(message);
            }
        }).start();
    }
}

prepare和loop

大家肯定有印象,在子線程和子線程的通信中,就必須在子線程中初始化Handler,必須這樣寫

  • prepare在前,loop在后,固化印象了

new Thread(new Runnable() {
    @Override public void run() {
        Looper.prepare();
        Handler handler = new Handler();
        Looper.loop();
    }
});
  • 為啥主線程不需要這樣寫,聰明你肯定想到了,在入口出肯定做了這樣的事

ActivityThread.java
...
public static void main(String[] args) {
    ...
    //主線程Looper
    Looper.prepareMainLooper();
    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false);
    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }
    //主線程的loop開始循環
    Looper.loop();
	...
}
...

為什么要使用prepare和loop?我畫了個圖,先讓大家有個整體印象

Handler的原理有哪些

  • 上圖的流程,鄙人感覺整體畫的還是比較清楚的

  • 總結下就是

    • Looper.prepare():生成Looper對象,set在ThreadLocal里

    • handler構造函數:通過Looper.myLooper()獲取到ThreadLocal的Looper對象

    • Looper.loop():內部有個死循環,開始事件分發了;這也是最復雜,干活最多的方法

具體看下每個步驟的源碼,這里也會標定好鏈接,方便大家隨時過去查看

  • Looper.prepare()

    • 可以看見,一個線程內,只能使用一次prepare(),不然會報異常的

Looper.java
...
 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));
}
...
  • Handler()

    • 這里通過Looper.myLooper() ---> sThreadLocal.get()拿到了Looper實例

Handler.java
...
@Deprecated
public Handler() {
    this(null, false);
}

public Handler(@Nullable 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 " + Thread.currentThread()
            + " that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}
...
Looper.java
...
public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}
...
  • Looper.loop():該方法分析,在分發消息里講

    • 精簡了大量源碼,詳細的可以點擊上面方法名

    • Message msg = queue.next():遍歷消息

    • msg.target.dispatchMessage(msg):分發消息

    • msg.recycleUnchecked():消息回收,進入消息池

Looper.java
...
public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();
    
    ...
    
    final MessageQueue queue = me.mQueue;

   	...

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

        ...
        
        try {
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            if (observer != null) {
                observer.messageDispatched(token, msg);
            }
            dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
        } catch (Exception exception) {
            if (observer != null) {
                observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
            }
            throw exception;
        } finally {
            ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource);
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }
     
        ....

        msg.recycleUnchecked();
    }
}
...

收發消息

收發消息的操作口都在Handler里,這是我們最直觀的接觸的點

下方的思維導圖整體做了個概括

Handler的原理有哪些

前置知識

在說發送和接受消息之前,必須要先解釋下,Message中一個很重要的屬性:when

when這個變量是Message中的,發送消息的時候,我們一般是不會設置這個屬性的,實際上也無法設置,只有內部包才能訪問寫的操作;將消息加入到消息隊列的時候會給發送的消息設置該屬性。消息加入消息隊列方法:enqueueMessage(...)

在我們使用sendMessage發送消息的時候,實際上也會調用sendMessageDelayed延時發送消息發放,不過此時傳入的延時時間會默認為0,來看下延時方法:sendMessageDelayed

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

這地方調用了sendMessageAtTime方法,此處!做了一個時間相加的操作:SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis

  • SystemClock.uptimeMillis():這個方法會返回一個毫秒數值,返回的是,打開設備到此刻所消耗的毫秒時間,這很明顯是個相對時間刻!

  • delayMillis:就是我們發送的延時毫秒數值

后面會將這個時間刻賦值給when:when = SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis

說明when代表的是開機到現在的一個時間刻,通俗的理解,when可以理解為:現實時間的某個現在或未來的時刻(實際上when是個相對時刻,相對點就是開機的時間點)

發送消息

發送消息涉及到倆個方法:post(...)和sendMessage(...)

  • post(Runnable):發送和接受消息都在post中完成

  • sendMessage(msg):需要自己傳入Message消息對象

  • 看下源碼

    • 此方法給msg的target賦值當前handler之后,才進行將消息添加的消息隊列的操作

    • msg.setAsynchronous(true):設置Message屬性為異步,默認都為同步;設置為異步的條件,需要手動在Handler構造方法里面設置

    • 使用post會自動會通過getPostMessage方法創建Message對象

    • 在enqueueMessage中將生成的Message加入消息隊列,注意

Handler.java
...
//post
public final boolean post(@NonNull Runnable r) {
    return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

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

//sendMessage方法
public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

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

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);
}

///將Message加入詳細隊列 
private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
                               long uptimeMillis) {
    //設置target
    msg.target = this;
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

    if (mAsynchronous) {
        //設置為異步方法
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
...
  • enqueueMessage(...):精簡了一些代碼,完整代碼,可點擊左側方法名

    • A,B,C消息依次發送,三者分邊延時:3秒,1秒,2秒 { A(3000)、B(1000)、C(2000) }

    • 這是一種理想情況:三者依次進入,進入之間的時間差小到忽略,這是為了方便演示和說明

    • 這種按照時間遠近的循序排列,可以保證未延時或者延時時間較小的消息,能夠被及時執行

    • 在消息隊列中的排列為:B ---> C ---> A

    • mMessage為空,傳入的msg則為消息鏈表頭,next置空

    • mMessage不為空、消息隊列中沒有延時消息的情況:從當前分發位置移到鏈表尾,將傳入的msg插到鏈表尾部,next置空

    • Message通過enqueueMessage加入消息隊列

    • 請明確:when = SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis,when代表的是一個時間刻度,消息進入到消息隊列,是按照時間刻度排列的,時間刻度按照從小到大排列,也就是說消息在消息隊列中:按照從現在到未來的循序排隊

    • 這地方有幾種情況,記錄下:mMessage為當前消息分發到的消息位置

    • mMessage不為空、含有延時消息的情況:舉個例子

MessageQueue.java
...
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
   ...

    synchronized (this) {
        ...

        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;
}
...
  • 來看下發送的消息插入消息隊列的圖示

Handler的原理有哪些

接收消息

接受消息相對而言就簡單多

  • dispatchMessage(msg):關鍵方法呀

Handler.java
...
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
} 
...
  • handleCallback(msg)

    • 觸發條件:Message消息中實現了handleCallback回調

    • 現在基本上只能使用post()方法了,setCallback(Runnable r) 被表明為@UnsupportedAppUsage,被hide了,沒法調用,如果使用反射倒是可以調用,但是沒必要。。。

  • mCallback.handleMessage(msg)

    • 使用sendMessage方法發送消息(必須)

    • 實現Handler的Callback回調

    • 觸發條件

    • 分發的消息,會在Handler中實現的回調中分發

  • handleMessage(msg)

    • 使用sendMessage方法發送消息(必須)

    • 未實現Handler的Callback回調

    • 實現了Handler的Callback回調,返回值為false(mCallback.handleMessage(msg))

    • 觸發條件

    • 需要重寫Handler類的handlerMessage方法

分發消息

消息分發是在loop()中完成的,來看看loop()這個重要的方法

  • Looper.loop():精簡了巨量源碼,詳細的可以點擊左側方法名

    • Message msg = queue.next():遍歷消息

    • msg.target.dispatchMessage(msg):分發消息

    • msg.recycleUnchecked():消息回收,進入消息池

Looper.java
...
public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();
    ...
    final MessageQueue queue = me.mQueue;
   	...
    for (;;) {
        //遍歷消息池,獲取下一可用消息
        Message msg = queue.next(); // might block
        ...
        try {
            //分發消息
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            ...
        } catch (Exception exception) {
            ...
        } finally {
            ...
        }
        ....
        //回收消息,進圖消息池
        msg.recycleUnchecked();
    }
}
...

遍歷消息

遍歷消息的關鍵方法肯定是下面這個

  • Message msg = queue.next():Message類中的next()方法;當然這必須要配合外層for(無限循環)來使用,才能遍歷消息隊列

來看看這個Message中的next()方法吧

  • next():精簡了一些源碼,完整的點擊左側方法名

MessageQueue.java
...
Message next() {
    final long ptr = mPtr;
    ...

    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
  		...
        //阻塞,除非到了超時時間或者喚醒
        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;
            // 這是關于同步屏障(SyncBarrier)的知識,放在同步屏障欄目講
            if (msg != null && msg.target == null) {
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    //每個消息處理有耗時時間,之間存在一個時間間隔(when是將要執行的時間點)。
                    //如果當前時刻還沒到執行時刻(when),計算時間差值,傳入nativePollOnce定義喚醒阻塞的時間
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    mBlocked = false;
                    //該操作是把異步消息單獨從消息隊列里面提出來,然后返回,返回之后,該異步消息就從消息隊列里面剔除了
                    //mMessage仍處于未分發的同步消息位置
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                    msg.markInUse();
                    //返回符合條件的Message
                    return msg;
                }
            } else {
                // No more messages.
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }

            //這是處理調用IdleHandler的操作,有幾個條件
        	//1、當前消息隊列為空(mMessages == null)
            //2、已經到了可以分發下一消息的時刻(now < mMessages.when)
            if (pendingIdleHandlerCount < 0
                && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
            }
            if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
                mBlocked = true;
                continue;
            }

            if (mPendingIdleHandlers == null) {
                mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
            }
            mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
        }

       
        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);
                }
            }
        }

        // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
        pendingIdleHandlerCount = 0;

        // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
        // so go back and look again for a pending message without waiting.
        nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
}

總結下源碼里面表達的意思

  1. next()內部是個死循環,你可能會疑惑,只是拿下一節點的消息,為啥要死循環?

    • 為了執行延時消息以及同步屏障等等,這個死循環是必要的

  2. nativePollOnce阻塞方法:到了超時時間(nextPollTimeoutMillis)或者通過喚醒方式(nativeWake),會解除阻塞狀態

    • nextPollTimeoutMillis大于等于零,會規定在此段時間內休眠,然后喚醒

    • 消息隊列為空時,nextPollTimeoutMillis為-1,進入阻塞;重新有消息進入隊列,插入頭結點的時候會觸發nativeWake喚醒方法

  3. 如果 msg.target == null為零,會進入同步屏障狀態

    • 會將msg消息死循環到末尾節點,除非碰到異步方法

    • 如果碰到同步屏障消息,理論上會一直死循環上面操作,并不會返回消息,除非,同步屏障消息被移除消息隊列

  4. 當前時刻和返回消息的when判定

    • 消息when代表的時刻:一般都是發送消息的時刻,如果是延時消息,就是 發送時刻+延時時間

    • 當前時刻小于返回消息的when:進入阻塞,計算時間差,給nativePollOnce設置超時時間,超時時間一到,解除阻塞,重新循環取消息

    • 當前時刻大于返回消息的when:獲取可用消息返回

  5. 消息返回后,會將mMessage賦值為返回消息的下一節點(只針對不涉及同步屏障的同步消息)

這里簡單的畫了個流程圖

Handler的原理有哪些

分發消息

分發消息主要的代碼是: msg.target.dispatchMessage(msg);

也就是說這是Handler類中的dispatchMessage(msg)方法

  • dispatchMessage(msg)

public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

可以看到,這里的代碼,在收發消息欄目的接受消息那塊已經說明過了,這里就無須重復了

消息池

msg.recycleUnchecked()是處理完成分發的消息,完成分發的消息并不會被回收掉,而是會進入消息池,等待被復用

  • recycleUnchecked():回收消息的代碼還是蠻簡單的,來分析下

    • 默認最大容量為50: MAX_POOL_SIZE = 50

    • 首先會將當前已經分發處理的消息,相關屬性全部重置,flags也標志可用

    • 消息池的頭結點會賦值為當前回收消息的下一節點,當前消息成為消息池頭結點

    • 簡言之:回收消息插入消息池,當做頭結點

    • 需要注意的是:消息池有最大的容量,如果消息池大于等于默認設置的最大容量,將不再接受回收消息入池

Message.java
...
void recycleUnchecked() {
    // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
    // Clear out all other details.
    flags = FLAG_IN_USE;
    what = 0;
    arg1 = 0;
    arg2 = 0;
    obj = null;
    replyTo = null;
    sendingUid = UID_NONE;
    workSourceUid = UID_NONE;
    when = 0;
    target = null;
    callback = null;
    data = null;

    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
            next = sPool;
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        }
    }
}

來看下消息池回收消息圖示

Handler的原理有哪些

既然有將已使用的消息回收到消息池的操作,那肯定有獲取消息池里面消息的方法了

  • obtain():代碼很少,來看看

    • 如果消息池不為空:直接取消息池的頭結點,被取走頭結點的下一節點成為消息池的頭結點

    • 如果消息池為空:直接返回新的Message實例

Message.java
...
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();
}

來看下從消息池取一個消息的圖示

Handler的原理有哪些

IdleHandler

在MessageQueue類中的next方法里,可以發現有關于對IdleHandler的處理,大家可千萬別以為它是什么Handler特殊形式之類,這玩意就是一個interface,里面抽象了一個方法,結構非常的簡單

  • next():精簡了大量源碼,只保留IdleHandler處理的相關邏輯;完整的點擊左側方法名

MessageQueue.java
...
Message next() {
    final long ptr = mPtr;
    ...

    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
  		...
        //阻塞,除非到了超時時間或者喚醒
        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;
			...
            //這是處理調用IdleHandler的操作,有幾個條件
        	//1、當前消息隊列為空(mMessages == null)
            //2、未到到了可以分發下一消息的時刻(now < mMessages.when)
			//3、pendingIdleHandlerCount < 0表明:只會在此for循環里執行一次處理IdleHandler操作
            if (pendingIdleHandlerCount < 0
                && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
            }
            if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                mBlocked = true;
                continue;
            }

            if (mPendingIdleHandlers == null) {
                mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
            }
            mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
        }

       
        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;
    }
}

實際上從上面的代碼里面,可以分析出很多信息

IdleHandler相關信息

  • 調用條件

    • 當前消息隊列為空(mMessages == null) 或 未到分發返回消息的時刻

    • 在每次獲取可用消息的死循環中,IdleHandler只會被處理一次:處理一次后pendingIdleHandlerCount為0,其循環不可再被執行

  • 實現了IdleHandler中的queueIdle方法

    • 返回false,執行后,IdleHandler將會從IdleHandler列表中移除,只能執行一次:默認false

    • 返回true,每次分發返回消息的時候,都有機會被執行:處于保活狀態

  • IdleHandler代碼

    MessageQueue.java
    ...
    /**
     * Callback interface for discovering when a thread is going to block
     * waiting for more messages.
     */
    public static interface IdleHandler {
        /**
         * Called when the message queue has run out of messages and will now
         * wait for more.  Return true to keep your idle handler active, false
         * to have it removed.  This may be called if there are still messages
         * pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched
         * after the current time.
         */
        boolean queueIdle();
    }
    
    public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
        if (handler == null) {
            throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler");
        }
        synchronized (this) {
            mIdleHandlers.add(handler);
        }
    }
    
    public void removeIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
        synchronized (this) {
            mIdleHandlers.remove(handler);
        }
    }


  • 怎么使用IdleHandler呢?

    public class MainActivity extends AppCompatActivity {
        private TextView msgTv;
        private Handler mHandler = new Handler();
    
        @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.activity_main);
            msgTv = findViewById(R.id.tv_msg);
            //添加IdleHandler實現類
            mHandler.getLooper().getQueue().addIdleHandler(new InfoIdleHandler("我是IdleHandler"));
            mHandler.getLooper().getQueue().addIdleHandler(new InfoIdleHandler("我是大帥比"));
    
            //消息收發一體
            new Thread(new Runnable() {
                @Override public void run() {
                    String info = "第一種方式";
                    mHandler.post(new Runnable() {
                        @Override public void run() {
                            msgTv.setText(info);
                        }
                    });
                }
            }).start();
        }
    
        //實現IdleHandler類
        class InfoIdleHandler implements MessageQueue.IdleHandler {
            private String msg;
    
            InfoIdleHandler(String msg) {
                this.msg = msg;
            }
    
            @Override
            public boolean queueIdle() {
                msgTv.setText(msg);
                return false;
            }
        }
    }


    • 這里簡單寫下用法,可以看看,留個印象

總結

  • 通俗的講:當所有消息處理完了 或者 你發送了延遲消息,在這倆種空閑時間里,都滿足執行IdleHandler的條件

    • 這地方需要說明下,如果延遲消息時間設置過短的;IdleHandler可能會在發送消息后執行,畢竟運行到next這步也需要一點時間,延遲時間設置長點,你就可以很明顯得發現,IdleHandler在延遲的空隙間執行了!

  • 從其源碼上,可以看出來,IdlerHandler是在消息分發的空閑時刻,專門用來處理相關事物的

同步屏障

來到最復雜的模塊了

在理解同步屏障的概念前,我們需要先搞懂幾個前置知識

前置知識

同步和異步消息

什么是同步消息?什么是異步消息?

  • 講真的,異步消息和同步消息界定,完成是通過一個方法去界定的

  • isAsynchronous():來分析下

    • flags為2:異步消息

    • flags為0,1:同步消息

    • FLAG_ASYNCHRONOUS = 1 << 1:所以FLAG_ASYNCHRONOUS為2

    • 同步消息:flags為0或者1的時候,isAsynchronous返回false,此時該消息標定為同步消息

    • 異步消息:理論上只要按照位操作,右往左,第二位為1的數,isAsynchronous返回true;但是,Message里面基本只使用了:0,1,2,可得出結論

public boolean isAsynchronous() {
    return (flags & FLAG_ASYNCHRONOUS) != 0;
}
  • setAsynchronous(boolean async):這個方法會影響flags的值

    • 因為flags是int類型,沒有賦初值,故其初始值為0

    • setAsynchronous傳入true的話,或等于操作,會將flags數值改成2

msg.setAsynchronous(true);

public void setAsynchronous(boolean async) {
    if (async) {
        flags |= FLAG_ASYNCHRONOUS;
    } else {
        flags &= ~FLAG_ASYNCHRONOUS;
    }
}
  • 怎么生成異步消息?so easy

Message msg = Message.obtain();
//設置異步消息標記
msg.setAsynchronous(true);
  • 一般來說:默認消息不做設置,flags都為0,故默認為同步消息,下面欄目將分析下setAsynchronous在何處使用了

默認消息類型

我們正常情況下,很少會使用setAsynchronous方法的,那么在不使用該方法的時候,消息的默認類型是什么呢?

  • 在生成消息,然后發送消息的時候,都會經過下述方法

  • enqueueMessage:正常發送消息(post、延遲和非延遲之類),都會經過此方法

    • 只要mAsynchronous為true的話,我們的消息都會異步消息

    • 只要mAsynchronous為false的話,我們的消息都會同步消息

    • 這地方給Message類的target賦值了!

    • 說明:只要使用post或sendMessage之類發送消息,其消息就絕不可能是同步屏障消息!

    • 因為發送的所有消息都會經過enqueueMessage方法,然后加入消息隊列,可以看見所有的消息都被處理過

    • msg.target = this

    • 關于同步異步,可以看見和mAsynchronous息息相關

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
  • mAsynchronous在哪設置的呢?

    • 這是在構造方法里面給mAsynchronous賦值了

public Handler(@Nullable 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 " + Thread.currentThread()
            + " that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback, boolean async) {
    mLooper = looper;
    mQueue = looper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}
  • 看看一些通用的構造方法

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

public Handler(@NonNull Looper looper) {
    this(looper, null, false);
}

public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback) {
    this(looper, callback, false);
}
  • 總結下

    • 這下清楚了!如果不做特殊設置的話:默認消息都是同步消息

    • 默認消息都會給其target變量賦值:默認消息都不是同步屏障消息

生成同步屏障消息

在next方法中發現,target為null的消息被稱為同步屏障消息,那他為啥叫同步屏障消息呢?

  • postSyncBarrier(long when)

    • sync:同步 barrier:屏障,障礙物 ---> 同步屏障

    • 同步屏障實際挺能代表其含義的,它能屏蔽消息隊列中后續所有的同步方法分發

MessageQueue.java
...
@UnsupportedAppUsage
@TestApi
public int postSyncBarrier() {
    return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}
    
private int postSyncBarrier(long when) {
    // Enqueue a new sync barrier token.
    // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it.
    synchronized (this) {
        final int token = mNextBarrierToken++;
        final Message msg = Message.obtain();
        msg.markInUse();
        msg.when = when;
        msg.arg1 = token;

        Message prev = null;
        Message p = mMessages;
        if (when != 0) {
            while (p != null && p.when <= when) {
                prev = p;
                p = p.next;
            }
        }
        if (prev != null) { // invariant: p == prev.next
            msg.next = p;
            prev.next = msg;
        } else {
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
        }
        return token;
    }
}
  • mMessage這個變量,表明是將要被處理的消息,將要被返回的消息,也可以認為,他是未處理消息隊列的頭結點消息

  • 關于同步屏障消息

    • 不為空:因為上面的循環操作,會讓p節點的消息,肯定是剛好大于當前時間刻,p節點的上一節點消息為當前時刻過去時刻的消息,此時!咱們的同步屏障消息msg,就插在這倆者之間!

    • 為空:成為頭結點

    • 從消息池取一個可用消息

    • 這地方有個很有意思的循環操作,這while操作的,會將mMessages頭結點賦值給p變量,將p節點移到當前時刻消息的下一節點

    • 頭結點(mMessage)是否為空

  • 同步屏障消息是直接插到消息隊列,他沒有設置target屬性且不經過enqueueMessage方法,故其target屬性為null

總結下:

同步屏障消息插入消息隊列的規律,和上面正常發送消息插入基本是一致的;如果消息隊列有延時消息,延時消息的時刻大于目前的時刻,同步消息會在這些延時消息之前。

OK,同步屏障消息插入,基本可以理解為:正常的非延時消息插入消息隊列!

  • 同步屏障消息插入消息隊列流程圖

Handler的原理有哪些

同步屏障流程

  • next():精簡了大量源碼碼,只保留和同步屏障有關的代碼;完整的點擊左側方法名

MessageQueue.java
...
Message next() {
    final long ptr = mPtr;
    ...

    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
  		...
        //阻塞,除非到了超時時間或者喚醒
        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;
            // 這是關于同步屏障(SyncBarrier)的邏輯塊
            if (msg != null && msg.target == null) {
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    //每個消息處理有耗時時間,之間存在一個時間間隔(when是將要執行的時間點)。
                    //如果當前時刻還沒到執行時刻(when),計算時間差值,傳入nativePollOnce定義喚醒阻塞的時間
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    mBlocked = false;
                    //該操作是把異步消息單獨從消息隊列里面提出來,然后返回,返回之后,該異步消息就從消息隊列里面剔除了
                    //mMessage仍處于未分發的同步消息位置
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                    msg.markInUse();
                    //返回符合條件的Message
                    return msg;
                }
            } else {
                // No more messages.
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
            ...
        }
        ...
    }
}

去掉大量我們無需關注的代碼,發現這也沒啥嘛,就是一堆if eles for之類的,來分析分析

  1. Message msg = mMessages:這步賦值是非常重要的,表示即使我們對msg一頓操作,mMessage還是保留消息隊列頭結點消息的位置

  2. msg.target == null:遇到同步屏障消息

    • msg移到尾結點,也就是移到了消息隊列尾結點,將自身賦值為null(尾結點的next)

    • 遇上標記為異步的消息,放行該消息進行后續分發

    1. 首先是一個while循環,內部邏輯,不斷將msg節點的位置后移

    2. 結束while的倆個條件

  3. 分析下,倆個放行條件產生的不同影響

    • 消息隊列中如果有異步消息,同步屏障的邏輯會放行異步消息

    • 同步屏障里面堆prevMsg賦值了!請記住在整個方法里面,只有同步屏障邏輯里面堆prevMsg賦值了!這個參數為null與否,對消息隊列節點影響很大

    • prevMsg為空:會直接將msg的next賦值給mMessage;說明分發完消息后,會直接移除頭結點,將頭結點的下一節點賦值為頭結點

    • prevMsg不為空:不會對mMessage投節點操作;會將分發消息的上一節點的下一節點位置,換成分發節點的下一節點,有點繞

    • 通過上面分析,可知;異步消息分發完后,會將其直接從消息隊列中移除,頭結點位置不變

    • 當我們在同步屏障邏輯里面,將msg自身移到尾結點,并賦值為null(尾結點的next)

    • msg為null,是無法進行后續分發操作,會重新進行循環流程

    • mMessage頭結點重新將自身位置賦值給msg,繼續上述的重復過程

    • 可以發現,上述邏輯確實起到了同步屏障的作用,屏蔽了其所有后續同步消息的分發;只有移除消息隊列中的該條同步屏障消息,才能繼續進行同步消息的分發

    1. 消息隊列不含異步消息

    2. 消息隊列含有異步消息

文字寫了一大堆,我也是盡可能詳細描述,同步屏障邏輯代碼塊會產生的影響,整個圖,加深下印象!

Handler的原理有哪些

同步屏障作用

那么這個同步屏障有什么作用呢?

有個急需的問題,就是什么地方用到了postSyncBarrier(long when)方法,這個方法對外是不暴露的,只有內部包能夠調用

搜索了整個源碼包,發現只有幾個地方使用了它,剔除測試類,MessageQueue類,有作用的就是:ViewRootImpl類和Device類

Device類

  • pauseEvents():Device內部涉及的是打開設備的時候,會添加一個同步屏障消息,屏蔽后續所有的同步消息處理

    • 這說明,我們無法調用這個方法;事實上,我們連Device類都無法調用,Device屬于被隱藏的類,和他同一目錄的還有Event和Hid,這些類系統都不想對外暴露

    • 這就很雞賊了,說明插入同步屏障的消息的方法,系統確實不想對外暴露;當然不包括非常規方法:反射

    • pauseEvents()是Device類中私有內部類DeviceHandler的方法

  • 同步屏障添加:開機時,添加同步屏障

    Device.java
    ...
    private class DeviceHandler extends Handler {
        ...
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case MSG_OPEN_DEVICE:
                    ...
                    pauseEvents();
                    break;
                ...
            }
        }
    
        public void pauseEvents() {
            mBarrierToken = getLooper().myQueue().postSyncBarrier();
        }
    
        public void resumeEvents() {
            getLooper().myQueue().removeSyncBarrier(mBarrierToken);
            mBarrierToken = 0;
        }
    }


  • 同步屏障移除:完成開機后,移除同步屏障

    Device.java
    ...
    private class DeviceHandler extends Handler {
        ...
        public void pauseEvents() {
            mBarrierToken = getLooper().myQueue().postSyncBarrier();
        }
    
        public void resumeEvents() {
            getLooper().myQueue().removeSyncBarrier(mBarrierToken);
            mBarrierToken = 0;
        }
    }
    
    private class DeviceCallback {
        public void onDeviceOpen() {
            mHandler.resumeEvents();
        }
        ....
    }


  • Device中使用同步屏障整體過程比較簡單,這里簡單描述下

    • 打開設備時,會發送一個同步屏障消息,屏蔽后續所有同步消息

    • 完成開機后,移除同步屏障消息

    • 總結:很明顯,這是盡量的提升打開設備速度,不被其它次等重要的事件干擾

ViewRootImpl類

該欄目的分析,必須引用一個非常重要的結論,給出該結論的文章:源碼分析_Android UI何時刷新_Choreographer

  • scheduleTraversals():非常重要的方法

    ViewRootImpl.java
    ...
    void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        }
    }


  • 結論:源碼分析_Android UI何時刷新_Choreographer

    我們調用View的requestLayout或者invalidate時,最終都會觸發ViewRootImp執行scheduleTraversals()方法。這個方法中ViewRootImp會通過Choreographer來注冊個接收Vsync的監聽,當接收到系統體層發送來的Vsync后我們就執行doTraversal()來重新繪制界面。通過上面的分析我們調用invalidate等刷新操作時,系統并不會立即刷新界面,而是等到Vsync消息后才會刷新頁面。

    • 關于上面的方法的分析,整體流程比較麻煩,涉及到整個刷新過程的分析

    • 這邊前輩的文章分析完UI刷新流程,給出了一個非常重要的結論

我們這邊已經有了前輩給出的結論,我們知道了界面刷新(requestLayout或者invalidate)的過程一定會觸發scheduleTraversals()方法,這說明會添加同步屏障消息,那肯定有移除同步屏障消息的步驟,這個步驟很有可能存在doTraversal()方法中,來看下這個方法

  • doTraversal():removeSyncBarrier!我giao!果然在這地方!

    • 這地方做了倆件事:移除同步屏障(removeSyncBarrier)、繪制界面(performTraversals)

void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = false;
        mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

        if (mProfile) {
            Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
        }

        performTraversals();

        if (mProfile) {
            Debug.stopMethodTracing();
            mProfile = false;
        }
    }
}
  • doTraversal()是怎么被調用呢?

    • 調用:mTraversalRunnable在scheduleTraversals()中使用了

      final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();
      
      void scheduleTraversals() {
          if (!mTraversalScheduled) {
              ...
              mChoreographer.postCallback(
                  Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            ...
          }
      }
      
      final class TraversalRunnable implements Runnable {
          @Override
          public void run() {
              doTraversal();
          }
      }


  • postCallback是Choreographer類中方法,該類涉及巨多的消息傳遞,而且都是使用了異步消息setAsynchronous(true),這些都是和界面刷新相關,所以都是優先處理,完整的流程可以看上面貼的文章

  • postCallback的核心就是讓DisplayEventReceiver注冊了個Vsync的通知,后期收到送來的Vsync后,我們就執行doTraversal()來重新繪制界面

總結

  • 通過上面的對ViewRootImpl說明,需要來總結下同步屏障對界面繪制過程的影響

  • 詳細版總結(不講人話版)

調用View的requestLayout或者invalidate時,最終都會執行scheduleTraversals(),此時會在主線程消息隊列中插入一個同步屏障消息(停止所有同步消息分發),會將mTraversalRunnable添加到mCallbackQueues中,并注冊接收Vsync的監聽,當接受到Vsync通知后,會發送一個異步消息,觸發遍歷執行mCallbackQueues的方法,這會執行我們添加的回調mTraversalRunnable,從而執行doTraversal(),此時會移除主線程消息隊列中同步屏障消息,最后執行繪制操作

  • 通俗版總結

調用requestLayout或者invalidate時,會在主線程消息隊列中插入一個同步屏障消息,同時注冊接收Vsync的監聽;當接受到Vsync通知,會發送一個異步消息,執行真正的繪制事件:此時會移除消息隊列中的同步屏障消息,然后才會執行繪制操作

  • 下面給不講人話版畫了個流轉圖示

Handler的原理有哪些

總結

消息插入對比

  • 有個很重要的事情,我們再來看下:正常發送消息和同步屏障消息插入消息隊列直接的區別,見下圖

    Handler的原理有哪些

    • 取消息:關于取消息,都是取的mMessage,可以理解為,取消息隊列的頭結點

    • 非延時消息在同步屏障消息之前發送,都會排在同步屏障消息之前

    • 延時消息,如果時刻大于發送同步屏障消息的時刻,會排在同步屏障消息之后

Vsync

  • 關于Vsync

    • Vsync 信號一般是由硬件產生的,現在手機一般為60hz~120hz,每秒刷新60到120次,一個時間片算一幀

    • 每個 Vsync 信號之間的時間就是一幀的時間段

  • 來看下執行同步消息時間片:這圖真吉兒不好畫,吐血

Handler的原理有哪些

  • 由上圖可知:某種極端情況,你所發送的消息,在分發的時候,可能存在一幀的延時

總結

相關總結

  • 同步屏障能確保消息隊列中的異步消息,會被優先執行

  • 鑒于正常消息和同步屏障消息插入消息隊列的區別:同步屏障能夠及時的屏障隊列中的同步消息

  • 某些極端場景:發送的消息,在分發的時候,可能會存一幀延時

    • 極端場景:Vsync信號到來之后,立馬執行了RequestLayout等操作

  • 同步屏障能確保在UI刷新中:Vsync信號到來后,能夠立馬執行真正的繪制頁面操作

同步消息和異步消息使用建議

在正常的情況,肯定不建議使用異步消息,此處假設一個場景:因為某種需求,你發送了大量的異步消息,由于消息進入消息隊列的特殊性,系統發送的異步消息,也只能乖乖的排在你的異步消息后面,假設你的異步消息占據了大量的時間片,甚至占用了幾幀,導致系統UI刷新的異步消息無法被及時執行,此時很有可能發生掉幀

當然,如果你能看明白這個同步屏障欄目所寫的東西,相信什么時候設置消息為異步,心中肯定有數

  • 正常情況,請繼續使用同步消息

  • 特殊情況,需要自己發送的消息被優先處理:可以使用異步消息

考點

上面源碼基本就分析到這邊了,咱們看看能根據這些知識點,能提一些什么問題呢?

一個小知識

我逛一些論壇的時候,發現有人:對Handler怎么在主線程和子線程進行數據交互的原理,感到迷惑。

  • 如果看完這整篇,或許你的心里已經有了答案,為了更加明確這個知識,我還是在這里總結下吧!

    • 主線程和子線程通過handler交互,交互的載體是通過Message這個對象,實際上我們在子線程發送的所有消息,都會加入到主線程的消息隊列中,然后主線程分發這些消息,這個就很容易做到倆個線程信息的交互。

  • 看到這里,你可能有疑問了,我從子線程發送的消息,怎么就加到了主線程的消息隊列里呢???

    • 大家可以看看你自己的代碼,你的handler對象是不是在主線程初始的?子線程發送消息,是不是通過這個handler發送的?

    • 這就很簡單了,handler只需要把發送的消息,加到自身持有的Looper對象的MessageQueue里面(mLooper變量)就ok了

  • 所以,你在哪個線程里面初始化Handler對象,在不同的線程中,使用這個對象發送消息;都會在你初始化Handler對象的線程里分發消息

1、先來個自己想的問題:Handler中主線程的消息隊列是否有數量上限?為什么?

這問題整的有點雞賊,可能會讓你想到,是否有上限這方面?而不是直接想到到上限數量是多少?

解答:Handler主線程的消息隊列肯定是有上限的,每個線程只能實例化一個Looper實例(上面講了,Looper.prepare只能使用一次),不然會拋異常,消息隊列是存在Looper()中的,且僅維護一個消息隊列

重點:每個線程只能實例化一次Looper()實例、消息隊列存在Looper中

拓展:MessageQueue類,其實都是在維護mMessage,只需要維護這個頭結點,就能維護整個消息鏈表

2、Handler中有Loop死循環,為什么沒有卡死?為什么沒有發生ANR?

先說下ANR:5秒內無法響應屏幕觸摸事件或鍵盤輸入事件;廣播的onReceive()函數時10秒沒有處理完成;前臺服務20秒內,后臺服務在200秒內沒有執行完畢;ContentProvider的publish在10s內沒進行完。所以大致上Loop死循環和ANR聯系不大,問了個正確的廢話,所以觸發事件后,耗時操作還是要放在子線程處理,handler將數據通訊到主線程,進行相關處理。

線程實質上是一段可運行的代碼片,運行完之后,線程就會自動銷毀。當然,我們肯定不希望主線程被over,所以整一個死循環讓線程保活。

為什么沒被卡死:在事件分發里面分析了,在獲取消息的next()方法中,如果沒有消息,會觸發nativePollOnce方法進入線程休眠狀態,釋放CPU資源,MessageQueue中有個原生方法nativeWake方法,可以解除nativePollOnce的休眠狀態,ok,咱們在這倆個方法的基礎上來給出答案

  • 當消息隊列中消息為空時,觸發MessageQueue中的nativePollOnce方法,線程休眠,釋放CPU資源

  • 消息插入消息隊列,會觸發nativeWake喚醒方法,解除主線程的休眠狀態

    • 當插入消息到消息隊列中,為消息隊列頭結點的時候,會觸發喚醒方法

    • 當插入消息到消息隊列中,在頭結點之后,鏈中位置的時候,不會觸發喚醒方法

  • 綜上:消息隊列為空,會阻塞主線程,釋放資源;消息隊列為空,插入消息時候,會觸發喚醒機制

    • 這套邏輯能保證主線程最大程度利用CPU資源,且能及時休眠自身,不會造成資源浪費

  • 本質上,主線程的運行,整體上都是以事件(Message)為驅動的

3、為什么不建議在子線程中更新UI?

多線程操作,在UI的繪制方法表示這不安全,不穩定。

假設一種場景:我會需要對一個圓進行改變,A線程將圓增大倆倍,B改變圓顏色。A線程增加了圓三分之一體積的時候,B線程此時,讀取了圓此時的數據,進行改變顏色的操作;最后的結果,可能會導致,大小顏色都不對。。。

4、可以讓自己發送的消息優先被執行嗎?原理是什么?

這個問題,我感覺只能說:在有同步屏障的情況下是可以的。

同步屏障作用:在含有同步屏障的消息隊列,會及時的屏蔽消息隊列中所有同步消息的分發,放行異步消息的分發。

在含有同步屏障的情況,我可以將自己的消息設置為異步消息,可以起到優先被執行的效果。

5、子線程和子線程使用Handler進行通信,存在什么弊端?

子線程和子線程使用Handler通信,某個接受消息的子線程肯定使用實例化handler,肯定會有Looper操作,Looper.loop()內部含有一個死循環,會導致線程的代碼塊無法被執行完,該線程始終存在。

如果在完成通信操作,我們一般可以使用: mHandler.getLooper().quit() 來結束分發操作

  • 說明下:quit()方法會進行幾項操作

    • 清空消息隊列(未分發的消息,不再分發了)

    • 調用了原生的銷毀方法 nativeDestroy(猜測下:可能是一些資源的釋放和銷毀)

    • 拒絕新消息進入消息隊列

    • 它可以起到結束loop()死循環分發消息的操作

  • 拓展:quitSafely() 可以確保所有未完成的事情完成后,再結束消息分發

6、Handler中的阻塞喚醒機制?

這個阻塞喚醒機制是基于 Linux 的 I/O 多路復用機制 epoll 實現的,它可以同時監控多個文件描述符,當某個文件描述符就緒時,會通知對應程序進行讀/寫操作.

MessageQueue 創建時會調用到 nativeInit,創建新的 epoll 描述符,然后進行一些初始化并監聽相應的文件描述符,調用了epoll_wait方法后,會進入阻塞狀態;nativeWake觸發對操作符的 write 方法,監聽該操作符被回調,結束阻塞狀態

詳細請查看:同步屏障?阻塞喚醒?和我一起重讀 Handler 源碼

7、什么是IdleHandler?什么條件下觸發IdleHandler?

IdleHandler的本質就是接口,為了在消息分發空閑的時候,能處理一些事情而設計出來的

具體條件:消息隊列為空的時候、發送延時消息的時候

8、消息處理完后,是直接銷毀嗎?還是被回收?如果被回收,有最大容量嗎?

Handler存在消息池的概念,處理完的消息會被重置數據,采用頭插法進入消息池,取的話也直接取頭結點,這樣會節省時間

消息池最大容量為50,達到最大容量后,不再接受消息進入

9、不當的使用Handler,為什么會出現內存泄漏?怎么解決?

先說明下,Looper對象在主線程中,整個生命周期都是存在的,MessageQueue是在Looper對象中,也就是消息隊列也是存在在整個主線程中;我們知道Message是需要持有Handler實例的,Handler又是和Activity存在強引用關系

存在某種場景:我們關閉當前Activity的時候,當前Activity發送的Message,在消息隊列還未被處理,Looper間接持有當前activity引用,因為倆者直接是強引用,無法斷開,會導致當前Activity無法被回收

思路:斷開倆者之間的引用、處理完分發的消息,消息被處理后,之間的引用會被重置斷開

解決:使用靜態內部類弱引Activity、清空消息隊列

最后

寫這篇文章加上思維導圖,也大概整了十三來張圖,我真的盡力了!

Handler的原理有哪些

到此,相信大家對“Handler的原理有哪些”有了更深的了解,不妨來實際操作一番吧!這里是億速云網站,更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢,關注我們,繼續學習!

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