Handler消息传递机制分析

Handler的用途和用法

写过Android程序的人大概都会遇到ANR（Application Not Responding）。若是程序在一段时间内没有响应，系统就会弹出一个对话框，让用户选择继续等待仍是强制关闭应用。为了不ANR，咱们须要把耗时的逻辑放到后台线程里执行。可是后台线程没法更新界面。那么当任务完成后，如何根据结果更新界面呢？Handler就能够承担这个职责。下面的例子展现了Handler的用法：

package com.tq.handlerdemo;

import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final int UPDATE_TEXT = 1;
    private TextView textView;

    Thread backgroundThread = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(5000);
                Message message = handler.obtainMessage(UPDATE_TEXT);
                message.obj = "Hello";
                handler.sendMessage(message);
            } catch (InterruptedException e) {
                // ignore
            }
        }
    });

    Handler handler = new Handler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message message) {
            if (message.what == UPDATE_TEXT) {
                String text = (String) message.obj;
                textView.setText(text);
            }
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        backgroundThread.start();
    }
}

为何handleMessage()能够更新界面呢？由于handlerMessage()是在主线程中调用的。主线程中存在一个无限循环，不断的将消息分派给Handler处理。执行这个无限循环的对象就是Looper。

Looper和MessageQueue

Looper是处理消息的主循环，Activity的消息所有由Looper进行分派。下面的代码是从ActivityThread.main()截取的，从这里能够看到，Android应用的主循环就是Looper.loop()。

public static void main(String[] args) {

        Looper.prepareMainLooper();

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false, startSeq);

        Looper.loop();
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

下面的代码是从Looper.java中截取的，部分函数有删减。能够看到每一个线程有一个Looper对象，它的方法looper()就是线程中处理消息的主循环。looper()不断从MessageQueue中获取消息，交给Message.target.dispatchMessage()。Message.target是一个Handler，dispatchMessage()方法里会调用handleMessage()。

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

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

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

        for (;;) {
                Message msg = queue.next(); // might block
                if (msg == null) {
                        return;
                }

                msg.target.dispatchMessage(msg);
                dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
                msg.recycleUnchecked();
        }
}

Looper经过MessageQueue.next()方法获得消息，这是一个阻塞方法，大体的流程以下：

Message next() {
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
                nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

                long now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message msg = get_next_message();

                if (now < msg.when) {
                        nextPollTimeoutMillis = msg.when - now;
                } else {
                        return msg;
                }

                nextPollTimeoutMillis = 0;
        }
}

nativePollOnce()是一个本地方法，实际做用大体至关于sleep()。和sleep()不一样的是，若是在nextPollTimeMills以前收到了新消息，nativePollOnce()会当即返回。这是经过内部调用的epoll系统调用实现的。

有的读者可能会奇怪，消息是经过Handler.sendMessage()发送的，Message对象如何传递到Looper.mQueue中的呢？在Handler的构造函数中，若是没有传入Looper对象，Handler会将当前线程的Looper对象和Looper的mQueue成员保存起来。在Handler.sendMessage()方法中，消息会传递给MessageQueue。

void sendMessage(Message message) {
        enqueueMessage(queue, message);
}

void enqueueMessage(MessageQueue queue, Message message) {
        queue.enqueueMessage(message);
}

Handler内存泄漏

前面提到Message.target是一个Handler对象。若是这个Handler定义为Activity的内部类（本文的第一个例子就是这样），当Activity退出时，若是Looper的消息队列中还有Message对象，那么Message.target会持有Activity的引用（经过内部类），致使Activity没法回收，这就是所谓的Handler内存泄漏问题。要解决这个问题须要作到两点，一是将Handler定义为静态内部类或非内部类。二是在退出Activity时清空消息队列。下面的例子展现了这两点。

package com.tq.handlerdemo;

import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.widget.TextView;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final int UPDATE_TEXT = 1;
    private TextView textView;

    Thread backgroundThread = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(5000);
                Message message = handler.obtainMessage(UPDATE_TEXT);
                message.obj = "Hello";
            } catch (InterruptedException e) {
                // ignore
            }
        }
    });

    private static class MyHandler extends Handler {
        private WeakReference<MainActivity> activity;

        public MyHandler(MainActivity aActivity) {
            activity = new WeakReference<>(aActivity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message message) {
            if (message.what == UPDATE_TEXT) {
                String text = (String) message.obj;
                MainActivity mainActivity = activity.get();
                if (mainActivity != null) {
                    mainActivity.textView.setText(text);
                }
            }
        }
    };

    private MyHandler handler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        handler = new MyHandler(this);
        backgroundThread.start();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        handler.removeCallbacksAndMessages(null);
    }
}