Android Handler机制和Looper、Handler、Message关系

我们就从以下六个问题来探讨Handler 机制和Looper、Handler、Message之前的关系?

1.一个线程有几个Handler?

2.一个线程有几个Looper?如何保证?

3.Handler内存泄漏原因?为什么其他的内部类没有说过这个问题?

4.为何主线程可以new Handler?如果在想要在子线程中new Handler 要做些什么准备?

5.子线程中维护的Looper,消息队列无消息的时候的处理方案是什么?有什么用?

6.Looper死循环为什么不会导致应用卡死?

一、源码解析

1.Looper

对于Looper主要是prepare()和loop()两个方法

首先看prepare()方法

1     private static void prepare(boolean quitAllowed) {
2         if (sThreadLocal.get() != null) {
3             throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
4         }
5         sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
6     }

可以看出sThreadLocal是一个ThreadLocal对象,ThreadLocal 并不是线程,而是一个线程内部的存储类,可以在线程内存储数据.在第5行可以看到,将一个Looper实例放入了

ThreadLocal,并且在第2~4行判断了sThreadLocal是否为空,否则抛出异常.这也Looper.prepare()方法不能被调用两次.这也对应了上面的第二个问题.

下面来看Looper的构造方法:

1     private Looper(boolean quitAllowed) {
2         mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
3         mThread = Thread.currentThread();
4     }

在Looper的构造方法中创建了一个MessageQueue(消息队列)

然后我们在看loop()方法:

 1     public static void loop() {
 2         final Looper me = myLooper();
 3         if (me == null) {
 4             throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
 5         }
 6         final MessageQueue queue = me.mQueue;
 7 
 8         // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
 9         // and keep track of what that identity token actually is.
10         Binder.clearCallingIdentity();
11         final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
12 
13         // Allow overriding a threshold with a system prop. e.g.
14         // adb shell 'setprop log.looper.1000.main.slow 1 && stop && start'
15         final int thresholdOverride =
16                 SystemProperties.getInt("log.looper."
17                         + Process.myUid() + "."
18                         + Thread.currentThread().getName()
19                         + ".slow", 0);
20 
21         boolean slowDeliveryDetected = false;
22 
23         for (;;) {
24             Message msg = queue.next(); // might block
25             if (msg == null) {
26                 // No message indicates that the message queue is quitting.
27                 return;
28             }
29 
30             // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
31             final Printer logging = me.mLogging;
32             if (logging != null) {
33                 logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
34                         msg.callback + ": " + msg.what);
35             }
36 
37             final long traceTag = me.mTraceTag;
38             long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
39             long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs;
40             if (thresholdOverride > 0) {
41                 slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride;
42                 slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride;
43             }
44             final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0);
45             final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0);
46 
47             final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch;
48             final boolean needEndTime = logSlowDispatch;
49 
50             if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
51                 Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
52             }
53 
54             final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
55             final long dispatchEnd;
56             try {
57                 msg.target.dispatchMessage(msg);
58                 dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
59             } finally {
60                 if (traceTag != 0) {
61                     Trace.traceEnd(traceTag);
62                 }
63             }
64             if (logSlowDelivery) {
65                 if (slowDeliveryDetected) {
66                     if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) {
67                         Slog.w(TAG, "Drained");
68                         slowDeliveryDetected = false;
69                     }
70                 } else {
71                     if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery",
72                             msg)) {
73                         // Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
74                         slowDeliveryDetected = true;
75                     }
76                 }
77             }
78             if (logSlowDispatch) {
79                 showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", msg);
80             }
81 
82             if (logging != null) {
83                 logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
84             }
85 
86             // Make sure that during the course of dispatching the
87             // identity of the thread wasn't corrupted.
88             final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
89             if (ident != newIdent) {
90                 Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
91                         + Long.toHexString(ident) + " to 0x"
92                         + Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
93                         + msg.target.getClass().getName() + " "
94                         + msg.callback + " what=" + msg.what);
95             }
96 
97             msg.recycleUnchecked();
98         }
99     }

第2行: final Looper me = myLooper();

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

方法直接返回了一个sThreadLocal存储的Looper实例,如果为me为null,直接抛出异常,可以看出,Looper()方法必须在prepare()方法之后运行

第6行:拿到改Looper实例中的mQueue(消息队列)

第23~98行:进入了一个死循环,

第24行:Message msg = queue.next(); next()方法里会一直去取消息,然后会加锁,就会一直堵塞进程,这也就是我们经常说的Looper死循环为什么不会导致死机.在这next()源码就不粘贴了,后面会说这个为什么不会死机的问题.

第57行: 调用msg.target.dispatchMessage(msg); 把消息交给msg的target的dispatchMessage()方法去处理.msg的target是什么呢?其实就是handler对象,下面会分析.

第97行:释放消息占用的资源

Looper的主要作用:

与当前线程绑定,保证一个线程只会有一个Looper实例,同时一个Looper实例也是只有一个MessageQueue.
loop()方法,不断从MessageQueue中去取消息,交给消息的target属性的dispatchMessage()去处理.

2.Handler

使用Handler之前,我们都是初始化一个实例,比如用于更新UI线程,我们会在声明的时候直接初始化,或者在onCreate中初始化Handler实例.所以我们首先看Handler的构造方法,

看其如何与MessageQueue联系上的,它的子线程中发送的消息(一般发送的消息都是在非UI线程)怎么发送到MessageQueue中的.

 1     public Handler(Callback callback) {
 2         this(callback, false);
 3     }
 4 
 5     public Handler(Callback callback, boolean async) {
 6         if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
 7             final Class<? extends Handler> klass = getClass();
 8             if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
 9                     (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
10                 Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
11                     klass.getCanonicalName());
12             }
13         }
14 
15         mLooper = Looper.myLooper();
16         if (mLooper == null) {
17             throw new RuntimeException(
18                 "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
19                         + " that has not called Looper.prepare()");
20         }
21         mQueue = mLooper.mQueue;
22         mCallback = callback;
23         mAsynchronous = async;
24     }

第15行:通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例,然后在19行又获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue(消息队列)

这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了,

然后我们再看最常用的sendMessage方法:

1    public final boolean sendMessage(Message msg)
2     {
3         return sendMessageDelayed(msg, 0);
4     }

1    public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
2         Message msg = Message.obtain();
3         msg.what = what;
4         return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
5     }

1  public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
2     {
3         if (delayMillis < 0) {
4             delayMillis = 0;
5         }
6         return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
7     }

 1  public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
 2         MessageQueue queue = mQueue;
 3         if (queue == null) {
 4             RuntimeException e = new RuntimeException(
 5                     this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
 6             Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
 7             return false;
 8         }
 9         return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
10     }

看到最后我们发现最后调用了sendMessageAtTime,在此方法内部有直接获取MessageQueue然后调用了enqueueMessage方法,我们再来看此方法:

1  private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
2         msg.target = this;
3         if (mAsynchronous) {
4             msg.setAsynchronous(true);
5         }
6         return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
7     }

enqueueMessage中首先为meg.target赋值为this, 在Looper的loop()方法会取出每个msg然后交给msg,target.dispatchMessage(msg)去处理消息,也就是把当前的Handler作为

msg的target属性,最终会调用queue的enqueueMessage的方法,也就是说Handler发出饿消息,最终会保存到消息队列中去.

现在已经很清楚了:Looper会调用Prepare()和loop()方法,在当前执行的线程中保存一个Looper实例,这个实例会保存一个MessageQueue对象,然后在当前的线程进入一个

无限循环中去,不断地从MessageQueue中读取Handler发来的消息.然后在回调创建这个消息的handler的dispatchMessage()方法.下面看一下dispathMessage方法:

 1 public void dispatchMessage(Message msg) {
 2         if (msg.callback != null) {
 3             handleCallback(msg);
 4         } else {
 5             if (mCallback != null) {
 6                 if (mCallback.handleMessage(msg)) {
 7                     return;
 8                 }
 9             }
10             handleMessage(msg);
11         }
12     }

第10行: 调用了handleMessage()方法,下面我们看这个方法:

1   /**
2      * Subclasses must implement this to receive messages.
3      */
4     public void handleMessage(Message msg) {
5     }

可以看到这个是一个空方法,为什么呢?因为消息的最终回调是由我们控制的,我们在创建handler的时候都是重写handleMessage方法,然后根据msg.what进行消息处理的

例如:

 1 private Handler mHandler = new Handler()
 2     {
 3         public void handleMessage(android.os.Message msg)
 4         {
 5             switch (msg.what)
 6             {
 7             case value:
 8                 
 9                 break;
10  
11             default:
12                 break;
13             }
14         };
15     };

整个流程已经说完了,总结一哈:

1.首先Looper,prepare()方法在本线程中保存了一个Looper实例,然后该实例中保存一个MessageQueue对象;因为Looper.prepare()在一个线程中只能调用一次,

　　所以MessageQueue在一个线程中只会存在一个.

2.Looper.loop()会让当前的线程进入一个无限循环,不断地从MessageQueue的实例中读取消息,然后回调,msg.target.dispatchMessage(msg)方法.

3.Handler的构造方法,会首先得到当前线程中保存的Looper实例,进而与Looper实例的MessageQueue相关联.

4.Handler的sendMessage()方法,会给msg的target赋值为handler自身,然后加入MessageQueue中.

5.在构造Handler实例时,我们会重写handlerMessage方法.也就是msg.target,dispatchMessage(msg)最终调用的方法.

回过头来来看我们的之前的六个问题:

二、分析问题

1.一个线程有几个Handler?

我相信大家应该都使用过Handler,所以这个问题的答案:多个

这个问题没有什么好分析的,大家也亲身使用过!

2.一个线程有几个Looper?如何保证?

一个线程能有多个Handler,那么会产生多少个Looper呢? 答案: 1个

为什么?如何保证呢?

在源码分析中,可以看到sTheadLocal会实例一个Looper,如果在同一个线程中再次调用Looper.prepare方法,会抛出异常:Only one Looper may be created per thread

说明了同一个线程只能实例Looper对象.

3.Handler内存泄漏原因?为什么其他的内部类没有说过这个问题?

Handler内存泄漏原因? 答案: 内部类引用外部类方法

 1    private Handler mHandler =new Handler(){
 2         @Override
 3         public void handleMessage(Message msg) {
 4             super.handleMessage(msg);
 5             switch (msg.what){
 6                 case 0:
 7                     setLog();
 8                     break;
 9                 default:
10                     break;
11             }
12 
13         }
14     };
15 
16  private void setLog() {
17         Log.d(TAG,"This is Log!");
18     }
19 
20     @Override
21     public void onClick(View v) {
22         switch (v.getId()){
23             case R.id.create_xml:
24                 Log.d(TAG,"create_xml");
25                 mHandler.sendMessageDelayed(0,1000*60);             
26                 break;
27              default:
28                 break;
29     }
30 
31

创建一个匿名内部类Handler, 这时候我发延迟sendMessageDelayed()执行setLog()方法,但这个时候我如果强行关闭Activity,这个时候Activity会被销毁,但是这个Handler得不到

释放,因为还要延迟一分钟才能执行setLog()方法,这个时候就会造成内存泄漏.

其他的内部类为什么不会?

很简单,比如ListView的ViewHolder这个常用的匿名内部类,如果当主Activity销毁,这个时候ViewHolder内部类,也是直接被销毁的!所以不会出现内存泄漏问题!

4.为何主线程可以new Handler?如果在想要在子线程中new Handler 要做些什么准备?

由前面的讲解，可以看出new Handler的条件是需要一个Looper对象，而Looper对象需要调用两个方法prepare()和loop()方法，大家可以看下面主线程的Main方法

 1     public static void main(String[] args) {
 2         Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
 3 
 4         // Install selective syscall interception
 5         AndroidOs.install();
 6 
 7         // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
 8         // disable it here, but selectively enable it later (via
 9         // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
10         CloseGuard.setEnabled(false);
11 
12         Environment.initForCurrentUser();
13 
14         // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
15         final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
16         TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);
17 
18         Process.setArgV0("<pre-initialized>");
19 
20         Looper.prepareMainLooper();
21 
22         // Find the value for {@link #PROC_START_SEQ_IDENT} if provided on the command line.
23         // It will be in the format "seq=114"
24         long startSeq = 0;
25         if (args != null) {
26             for (int i = args.length - 1; i >= 0; --i) {
27                 if (args[i] != null && args[i].startsWith(PROC_START_SEQ_IDENT)) {
28                     startSeq = Long.parseLong(
29                             args[i].substring(PROC_START_SEQ_IDENT.length()));
30                 }
31             }
32         }
33         ActivityThread thread = new ActivityThread();
34         thread.attach(false, startSeq);
35 
36         if (sMainThreadHandler == null) {
37             sMainThreadHandler = thread.getHandler();
38         }
39 
40         if (false) {
41             Looper.myLooper().setMessageLogging(new
42                     LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
43         }
44 
45         // End of event ActivityThreadMain.
46         Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
47         Looper.loop();
48 
49         throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
50     }

这个Main方法，是所有的程序启动之前，都要走的这个main方法

第20行：调用了一个Looper.prepareMainLooper();

第47行：调用了一个Looper.loop()；

而Looper.prepareMainLooper()源码：

1     public static void prepareMainLooper() {
2         prepare(false);
3         synchronized (Looper.class) {
4             if (sMainLooper != null) {
5                 throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
6             }
7             sMainLooper = myLooper();
8         }
9     }

第2行：可以看到调用了Looper里的prepare()方法；

所以说可以在一个主线程中直接new Handler

那如果在一个子线程new Handler的话，需要做什么准备？

当然是要需要：调用一个Looper.prepar()和Looper.loop()方法了。

5.子线程中维护的Looper,消息队列无消息的时候的处理方案是什么?有什么用?

在子线程使用Handler时，调用Looper.loop()方法，在上面的源码中，可以看到【Message msg = queue.next(); // might block】会一直卡死在这个地方？那我们怎么解决这个问题呢？

在Looper方法中有个QuitSafely()方法，这个方法会干掉MessageQueue(消息队列)中的所有消息而释放内存和释放线程。

这个时候回到第四个问题，在子线程中创建Handler，需要准备什么？

调用三个方法：

looper.prepare()
Looper.loop()
handler.getLooper().quit();

6.Looper死循环为什么不会导致应用卡死?

了解这个问题首页我们要了解,什么情况下才会导致应用卡死?

卡死也就会会出现应用无响应,也就是我们常说的ANR,出现ANR问题有两种:

在5秒内没有响应输入事件,如:按键按下,屏幕触摸
BroadcastReceiver在10秒内没有执行完毕

了解这个了我们就会发现,在导致Looper死循环的问题是Message msg = queue.next()这个方法,看了next()源码,简单的可以说这个程序是在睡眠,从而在next()方法中调用Wake()方法可以唤醒程序,从而不会导致应用出现ANR问题.