【Android】Handler的学习及总结(下)—原理分析


Android为何设计只能通过Handler机制来更新UI呢?

最根本原因:解决多线程并发问题。

比如假设在一个Activity中,有多个线程来更新UI,并且都没有加锁,会发生什么情况呢?

  • 界面错乱

那么如果我们对更新UI的操作都进行加锁的话,又会产生怎样的问题?

  • 性能下降

基于对上述问题的考虑,Android给我们提供了一套更新UI的机制,我们只需要遵循这样的机制即可。这样就不用去关心多线程问题,更新UI的操作,都是在主线程的Message Queue中去轮询处理的。

Handler与Looper、Message Queue的关系。

Handler

负责发送消息。

Handler封装了消息的发送(包括发送给谁以及如何去发送),它的内部会与Looper进行关联,在Handler内部可以找到Looper,也就是找到了MessageQueue。

Looper

负责接收Handler发送的消息,并把消息回传给Handler自己。扮演了一个消息承装的载体的角色。

  1. Looper内部包含了一个MessageQueue,所有的Handler发送的消息都会走向这个MessageQueue。(将发送的消息在MesageQueue中插入或移出)
  2. Looper是通过loop方法来进行对MessageQueue的轮询的。它内部其实就是一个死循环,它会不断从MessageQueue中取出消息。有消息时就取出并处理消息,无消息时就阻塞。

MessageQueue

一个存储消息的容器

MessageQueue实际上就是一个队列,里面可以添加消息,也可以取出消息。

源码分析

预备知识

ActivityThread

在Android的设计中,整个程序都是通过ActivityThread进行创建的。

在ActivityThread中去负责创建我们所有的Activity,并回调Activity的各种方法。并且它会去创建一个线程,也就是我们的主线程。

在主线程中,会为我们创建一个Looper,而在Looper中,又会为我们创建一个MessageQueue。这个MessageQueue就是我们更新UI的Handler发出的Message的走向。

ThreadLocal

ThreadLocal 在我们常见的开发中,一般是在线程中保存一些变量信息。当我们想创建一些与线程相关的变量,就可以通过ThreadLocal。ThreadLocal中有几个方法:

  • set方法:将一个变量放入ThreadLocal中。
  • get方法:将变量从ThreadLocal中取出。

正式分析

Looper MessageQueue的创建过程

我们查看ActivityThread的源码,可以发现它其实就像普通Java代码一样,有一个main方法。在它的main方法中,我们可以看到这样的一句代码:

这个方法的作用其实就是在创建应用程序的过程中,为我们创建Looper对象

我们进入prepareMainLooper方法的源码。

首先,它会调用prepare方法。在prepare方法中。用到了一个sThreadLocal,它是一个ThreadLocal类型的变量,存储的是Looper。

prepare方法在我看来就是用于创建Looper。由于Looper一个线程中只能存在一个,因此需要先判断该线程是否已经存在Looper。如果已经存在Looper,则抛出异常告诉调用者一个线程最多只能有一个Looper。如果其中没有Looper则创建并放入sThreadLocal中。

那么我们创建Looper的过程中又做了哪些操作呢?

我们查看Looper的构造函数的源码,可以看到,它首先创建了一个MessageQueue,同时将线程设置为当前的线程。

Handler与Looper及MessageQueue关联的原理

那么Handler是如何与Looper进行关联的呢?

我们查看Handler的构造函数源码,可以发现,它调用了一个Looper.myLooper()方法为mLooper赋值。

查看myLooper方法的源码,可以看到,它实际上就是从sThreadLocal中将Looper取出。

拿到这个Looper后,就通过 mQueue = mLooper.mQueue; 将mQueue用该Looper的MessageQueue赋值。拿到MessageQueue以后,就可以通过Handler将Message存到MessageQueue中。

Handler发送消息的原理

研究Handler发送Message的原理,我们可以从sendEmptyMessage方法入手开始研究。

进入sendEmptyMessage方法后,可以看到,它是调用sendEmptyMessageDelayed方法,将延迟时间设置为0来实现的。

跟进sendEmptyMessageDelayed后,可以发现它是通过Message的obtain方法建立了一个空的Message,然后调用sendMessageDelayed方法。

进入sendMessageDelayed方法后,可以看到,它对秒数做了一个判断后,调用了sendMessageAtTime方法,将目前的时间加上延迟秒数计算后传入。(这样就可以算到延迟后的秒数了)

我们进入这个方法的源码,可以看到,它会拿到当前线程的MessageQueue,在其不为空的情况下,通过enqueueMessage方法,将Message加入到队列中。

Looper的轮询原理

loop方法

之前说到,Looper是通过loop方法来对MessageQueue进行轮询的。在Looper不为空的情况下,获得MessageQueue,之后可以从核心代码for(;;)循环这里开始看。

for(;;)是一个死循环,这就是为什么Looper可以不断地轮询消息队列。它是通过MessageQueue的next方法,从消息队列中取出消息,消息为空的时候,就return,不为空时则调用Message的target的dispatchMessage方法。在dispatchMessage方法中,则会按顺序调用不同的handleMessage方法,达到回调的目的。

Handler的dispatchMessage方法

我们来到handler的dispatchMessage方法。可以看到,它会先调用message的callback方法,如果message的callback为空,则调用Handler的Callback中的handleMessage方法。若返回值为true,则return,否则调用它自身的handlerMessage方法。这也就是为什么callback的handleMessage会有截断消息的能力。

post与postDelayed的实现

我们回到之前用到的post与postDelayed,分别打开源码。可以看到,post和postDelayed的实现实际上都是通过sendMessageDelayed来实现的,不同点仅仅在于delay秒数的不同。

这里在使用时调用了一个getPostMessage函数来获取post对应的Message,查看它的源码后可以发现,它所做的操作其实就是构建了一个Message,并将它的callback指定为post处的Runnable。这样在消息轮询的过程中,Message的callback就会被回调。

sendMessage的实现

可以看到,sendMessage同样也是通过调用sendMessageDelayed来实现的。可以发现,handler提供的这几种方法,本质上都是在调用sendMessageDelayed方法。只是为了开发者更方便调用,提供了更多的调用方式而已。


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