Java中Handler源码的示例分析
这篇文章主要介绍了Java中Handler源码的示例分析，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。
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从很早开始就认识到 Handler 了，只不过那时修为尚浅，了解的不够深刻，也没有应用自如。不过随着工作时间的增长，对 Handler 又有了更深层次的认识，于是有了这篇博客，希望尽可能的总结出多的知识点。
Handler 在 Java 层源码主要有 4 个类：Looper、MessageQueue、Message、Handler。我归纳了他们的几个主要知识点：
Looper：sThreadLocal、Looper.loop()；
Message：数据结构、消息缓存池；
MessageQueue：enqueueMessage、next、管道等待、同步消息隔离、idleHandler；
Handler：send/post、dispatchMessage 消息处理优先级。
Looper
Looper 数据结构
static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class
final MessageQueue mQueue;
// sThreadLocal
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) { throw Exception ... }
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
// sMainLooper
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) { throw Exception ...}
sMainLooper = myLooper();
}
}
public static Looper getMainLooper() {
synchronized (Looper.class) {
return sMainLooper;
}
}
// mQueue
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
public static @NonNull MessageQueue myQueue() {
return myLooper().mQueue;
}
sThreadLocal：静态常量，保证一个线程只有一个 Looper；
sMainLooper：静态变量，在 prepareMainLooper 中赋值当前线程 Looper；
mQueue：变量，Looper 构造函数中初始化，因为一个线程只有一个 Looper，所以也同样只有一个 mQueue。
通过以上分析，我们可以总结出一下特性：
Looper、MessageQueue 是线程唯一的；
一个进程只有一个 sMainLooper；
根据 ThreadLocal 的特性，可通过 myLooper 方法获取当前线程的 Looper。
Looper.loop()
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next();
...
msg.target.dispatchMessage(msg);
...
msg.recycleUnchecked();
}
}
Looper.loop() 方法虽然看起来很多，其实他主要就做了三件事：
从消息队列中获取下一个消息；
msg.target 就是 handler，通过 dispatchMessage 方法把消息分发下去，这个方法下面会有说到；
消息回收，放到消息缓存池里。这里需要注意的是 Message 对象并没有释放，会缓存起来。
Message
Message 数据结构
public int what, arg1, arg2;
public Object obj;
public Messenger replyTo;
int flags;
long when; // 消息发送时间
Bundle data;
Handler target;
Runnable callback;
Message next;
private static final Object sPoolSync = new Object();
private static Message sPool;
private static int sPoolSize = ;
private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;
看到 next 变量，我们会想到单链表，其实 Message 就相当于单链表的 node，MessageQueue 就是一个单链表了，会持有表头的引用；
what、arg1、arg2、obj、data 就是我们发送的一些信息；
值得注意的是 target，他是 Handler 类型，就是本消息的 Handler，会在 Handler 发送消息的时候赋值；
后面的四个对象，都是和消息缓存池有关的。
Message 消息缓存池
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = ; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}
void recycleUnchecked() {
flags = FLAG_IN_USE;
what = ;
arg1 = ;
arg2 = ;
obj = null;
replyTo = null;
sendingUid = -1;
when = ;
target = null;
callback = null;
data = null;
synchronized (sPoolSync) {
if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
next = sPool;
sPool = this;
sPoolSize++;
}
}
}
事实上缓存池的数据结构也是一个链表，sPool 为链表头引用，最大容量为 50；
回收消息时，会把消息里面所有参数重置，并把当前消息设为链表头；
获取消息时，返回当前链表头，并把 next 置空。
MessageQueue
插入队列
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
synchronized (this) {
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == || when < p.when) {
// 作为表头，如果队列是阻塞状态则需要唤醒
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// 根据时间顺序，插入链表中间
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; // 插入消息
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
主要作为插入队列的方法，有下列几个特性：
把消息加入消息队列，如果当前表头为空，则把消息作为表头引用；如果不为空，则会根据时间的顺序，插入到对应的时间中；
nativeWake 是调用底层在管道中写操作以唤醒，在队列不是阻塞的状态下是不需要唤醒的；
另外注意其中用了 synchronized 关键字，说明消息队列的插入是线性安全的，删除也是线性安全的，之后我们会说到。
MessageQueue.next()
for (;;) {
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
// 如果有同步消息隔离，则会优先查找异步消息
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// 计算距离下一个消息的时间
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 {
// 没有更多消息的时候，nextPollTimeoutMillis 会置为 1。
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
...
}
// 如果目前没有消息，已经处在空闲状态，则执行 idler.queueIdle
for (int i = ; 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);
}
}
}
...
}
此方法会从消息队列中读取下一个消息返回，主要做了以下操作：
nativePollOnce 函数会调用底层管道操作函数，nextPollTimeoutMillis 为 -1 时，会阻塞，为 0 时不会阻塞，大于 0 时，会阻塞相应的时间；
如果有同步消息隔离，则会优先查找异步消息；
获取当前时间队列的消息，并返回；
如果队列没有任何消息，则会执行 idler.queueIdle，通知监听者当前队列处于空闲状态。
同步消息隔离
上面我们有提到了同步消息隔离，这里我们介绍一下。同步隔离，有时候也可以叫异步消息，说的是一个意思。在源码中主要用于优先更新 UI。
private IdleHandler[] mPendingIdleHandlers;
public int postSyncBarrier() {
return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}
private int postSyncBarrier(long when) {
// 向消息队列中加入一个 handler 为空的消息
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 != ) {
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;
}
}
如上 postSyncBarrier 函数中会向消息队列中加入一个 handler(即 Message 的 target) 为空的消息作为标识。在我们上面 MessageQueue.next() 的函数中，当 msg.target == null 时，会优先获取异步消息并返回。
因此想要使用异步消息有两个条件：
消息为异步消息，即 msg.isAsynchronous() 返回 false；
需要获取当前队列并运行 postSyncBarrier() 函数。
IdleHandler
Handler 还提供了消息队列空闲状态通知。
private final ArrayList mIdleHandlers = new ArrayList();
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);
}
}
IdleHandler 的源码比较简单，就是一个 ArrayList，然后进行增加删除操作。注意，这个也是线性安全的。
Handler
post/sendMessage
public final boolean post(Runnable r){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), );
}
public final boolean sendMessage(Message msg){
return sendMessageDelayed(msg, );
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
sendMessage 和 post 最本质的区别是之后处理任务时的优先级，post 会处理 Runnable 中的任务，而 sendMessage 会回调给 handler 处理；
他们最终都会走 enqueueMessage 方法，并设置当前 Handler 为 msg.target。
dispatchMessage
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
任务执行时就会运行这个函数，主要是一个优先级的问题：
callback 优先级最高，也就是 post 发送的消息
mCallback.handleMessage(msg)，优先级第二
handleMessage(msg)，优先级第三
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