Android进阶：用最详细的方式解析Android消息机制的源码

灰太狼 2021-04-17 16:12 420阅读 0赞

### Handler源码解析 ###

##### 一、创建Handler对象 #####

使用handler最简单的方式：直接new一个Handler的对象

Handler handler = new Handler();

所以我们来看看它的构造函数的源码：

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

这段代码做了四件事：

> 1、校验是否可能内存泄漏  
> 2、初始化一个Looper mLooper  
> 3、初始化一个MessageQueue mQueue

### 我们一件事一件事的看： ###

##### 1、校验是否存在内存泄漏 #####

Handler的构造函数中首先判断了FIND\_POTENTIAL\_LEAKS的值，为true时，会获取该对象的运行时类，如果是匿名类，成员类，局部类的时候判断修饰符是否为static，不是则提示可能会造成内存泄漏。  
问：为什么匿名类，成员类，局部类的修饰符不是static的时候可能会导致内存泄漏呢？  
答：因为，匿名类，成员类，局部类都是内部类，内部类持有外部类的引用，如果Activity销毁了，而Hanlder的任务还没有完成，那么Handler就会持有activity的引用，导致activity无法回收，则导致内存泄漏；静态内部类是外部类的一个静态成员，它不持有内部类的引用，故不会造成内存泄漏

> 这里我们可以思考为什么非静态类持有外部类的引用？为什么静态类不持有外部类的引用？

问：使用Handler如何避免内存泄漏呢？  
答：使用静态内部类的方式

##### 2、初始化初始化一个Looper mLooper #####

这里获得一个mLooper，如果为空则跑出异常：  
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare() "

如果没有调用Looper.prepare()则不能再线程里创建handler！我们都知道，如果我们在UI线程创建handler，是不需要调用这个方法的，但是如果在其他线程创建handler的时候，则需要调用这个方法。那这个方法到底做了什么呢？我们去看看代码：

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));
        }

先取sThreadLocal.get()的值，结果判断不为空，则跑出异常“一个线程里只能创建一个Looper”，所以sThreadLocal里存的是Looper；如果结果为空，则创建一个Looper。那我们再看看，myLooper()这个方法的代码：

public static @Nullable Looper myLooper() {        return sThreadLocal.get();
        }

总上我们得出一个结论：当我们在UI线程创建Handler的时候，sThreadLocal里已经存了一个Looper对象，所以有个疑问：  
当我们在UI线程中创建Handler的时候sThreadLocal里的Looper从哪里来的？  
我们知道，我们获取主线程的Looper需要调用getMainLooper()方法，代码如下：

public static Looper getMainLooper() {        synchronized (Looper.class) {            return sMainLooper;
            }
        }

所以我们跟踪一下这个变量的赋值，发现在方法prepareMainLooper()中有赋值，我们去看看代码：

public static void prepareMainLooper() {
            prepare(false);        synchronized (Looper.class) {            if (sMainLooper != null) {                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
                }
                sMainLooper = myLooper();
            }
        }

第一步调用了prepare(false)，这个方法我们刚才已经看了，是创建一个Looper对象，然后存到sThreadLocal中；  
然后判断sMainLooper是否为空，空则抛出异常  
sMainLooper不为空，则sMainLooper = myLooper()

至此sMainLooper对象赋值成功，所以，我们需要知道prepareMainLooper()这个方法在哪调用的，跟一下代码，就发现在ActivityThread的main方法中调用了Looper.prepareMainLooper();。现在真相大白：  
当我们在UI线程中创建Handler的时候sThreadLocal里的Looper是在ActivityThread的main函数中调用了prepareMainLooper()方法时初始化的  
ActivityThread是一个在一个应用进程中负责管理Android主线程的执行，包括活动，广播，和其他操作的类

##### 3、初始化一个MessageQueue mQueue #####

从代码里我们看出这里直接调用了：mLooper.mQueue来获取这个对象，那这个对象可能在Looper初始化的时候就产生了。我们去看看Looper的初始化代码：

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

代码很简单，就是创建了MessageQueue的对象，并获得了当前的线程。  
至此，Handler的创建已经完成了，本质上就是获得一个Looper对象和一个MessageQueue对象！

### 二、使用Handler发送消息 ###

Handler的发送消息的方式有很多，我们跟踪一个方法sendMessage方法一直下去，发现最后竟然调用了enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)，那我们看看这个方法的代码：

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

这段代码做了两件事：

1、给msg.target赋值，也就是Handler对象  
2、给消息设置是否是异步消息。  
3、调用MessageQueue 的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法  
我们只关注第三步：这一步把Handler的发送消息转给了MessageQueue的添加消息的方法。  
所以至此，Handler发送消息的任务也已经完成了，本质上就是调用MessageQueue自己的添加消息的方法！

### 三、MessageQueue添加消息 ###

MessageQueue的构造函数代码如下：

MessageQueue(boolean quitAllowed) {
            mQuitAllowed = quitAllowed;
            mPtr = nativeInit();
        }

也没做什么特别的事情。我们去看看enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法代码：

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;
        }

代码很长，但是通过观察这段代码我们发现这个MessageQueue实际上是个链表，添加消息的过程实际上是一个单链表的插入过程。  
所以我们知道了Handler发送消息的本质其实是把消息添加到MessageQueue中，而MessageQueue其实是一个单链表，添加消息的本质是单链表的插入

### 四、从消息队列里取出消息 ###

我们已经知道消息如何存储的了，我们还需要知道消息是如何取出的。  
所以我们要看一下Looper.loop()；这个方法：

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;        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);
                }
    
            }
        }

代码太长我删了部分代码。可以看出这个方法主要的功能是很简单的。

获取Looper对象，如果为空，抛异常。  
获取消息队列MessageQueue queue  
遍历循环从消息队列里取出消息，当消息为空时，循环结束，消息不为空时，分发出去！

但是实际上当没有消息的时候queue.next()方法会被阻塞，并标记mBlocked为true，并不会立刻返回null。而这个方法阻塞的原因是nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);方法阻塞。阻塞就是为了等待有消息的到来。那如果在有消息加入队列，loop()方法是如何继续取消息呢？  
这得看消息加入队列的时候有什么操作，我们去看刚才的enqueueMessage(msg, uptimeMillis)方法，发现

if (needWake) {
        nativeWake(mPtr);
    }

当needWake的时候会调用一个本地方法唤醒读取消息。  
所以这里看一下消息分发出去之后做了什么？  
msg.target.dispatchMessage(msg);

上面讲过这个target其实就是个handler。所以我们取handler里面看一下这个方法代码

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

代码非常简单，当callback不为空的时候调用callback的handleMessage(msg)方法，当callback为空的时候调用自己的handleMessage(msg)。一般情况下我们不会传入callback，而是直接复写Handler的handleMessage(msg)方法来处理我们的消息。

### 写在最后 ###

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