终于明白了Handler的运行机制
前言
Handler是一个Android SDK 提供给开发者方便进行异步消息处理的类。java
咱们都知道在UI线程中不能进行耗时操做，例如数据读写、网络请求。Android 4.0开始，在主线程中进行网络请求甚至会抛出Android.os.NetworkOnMainThreadException。这个时候，咱们就会开始依赖Handler。咱们在子线程进行耗时操做后，将请求结果经过Handler的sendMessge**() 方法发送出去，在主线程中经过Handler的handleMessage 方法处理请求结果，进行UI的更新。android
后来随着AsyncTask、EventBus、Volley以及Retrofit 的出现，Handler的做用彷佛被弱化，逐渐被你们遗忘。其实否则，AsyncTask实际上是基于Handler进行了很是巧妙的封装，Handler的使用依然是其核心。Volley一样也是使用到了Handler。所以，咱们有必要了解一下Handler的实现机制。网络
神奇的Handler
记得好久以前的一天，我在阅读别人的代码时，看到了这样一段：多线程
new Handler().postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Toast.makeText(mContext, "I'm new Handler !", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}, 1000);
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第一印象就是，这不是在子线程中进行UI操做吗？这代码有问题吧，因而乎马上在本身电脑上写了个demo试了一下，结果发现真的没有问题。在一阵懵逼事后，我又写出下面的代码，测试一会儿线程中到底能不能进行UI操做。并发
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Toast.makeText(mContext, "I'm new Thread !", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}).start();
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结果很明显，程序一启动马上就奔溃了。并抛出异常java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()。 因而乎我又在try block 以前添加了Looper.prepare()这行代码。再次运行程序虽然没有奔溃，但也没有任何反应，Toast也没显示。app
那么Handler究竟是什么呢？他怎么就这么神奇。less
实现机制解析
首先，咱们从总体上了解一下，在整个Handler机制中全部使用到的类，主要包括Message，MessageQueue,Looper以及Handler。异步
好了，为了方便后面的叙述，咱们就首先了解一下这个类图中使用到几个类，及其关键方法。async
Message
首先看一下Message这个类的定义（截取部分）ide
public final class Message implements Parcelable {
public int what;
public int arg1;
public int arg2;
public Object obj;
/*package*/ Handler target;
/*package*/ Runnable callback;
/** * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to * avoid allocating new objects in many cases. */
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
}
return new Message();
}
/** Constructor (but the preferred way to get a Message is to call {@link #obtain() Message.obtain()}). */
public Message() {
}
}
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看到这个类的前四个属性，你们应该很熟悉，就是咱们使用Handler时常常用到的那几个属性。用来在传递咱们特定的信息。其次咱们还能够总结出如下信息：
- Message 实现了Parcelable 接口，也就是说实现了序列化，这就说明Message能够在不一样进程之间传递。
- 包含一个名为target的Handler 对象
- 包含一个名为callback的Runnable 对象
- 使用obtain 方法能够从消息池中获取Message的实例，也是推荐你们使用的方法，而不是直接调用构造方法。
MessageQueue
MessageQueue顾名思义，就是上面所说的Message所组成的queue。
首先看一下构造方法：
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
mPtr = nativeInit();
}
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接收一个参数，决定当前队列是否容许被终止。同时调用 一个native方法，初始化了一个long类型的变量mPtr。
同时，在这个类当中，还定义了一个next 方法，用于返回一个Message 。
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
……
}
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因为这个方法中有一些native调用，未能彻底理解，只知道会返回一个Message对象。
这个next方法至关因而队列出栈，有出栈必然有进栈，enqueueMessage 方法就是完成这个操做；这个咱们后面再说。
Looper
上面说到了MessageQueue，那么这个Queue又是由谁建立的呢？其实就是Looper。关于Looper有两个关键方法：
prepare() 和 loop()
Looper-prepare()
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));
}
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能够看到，对于每个线程只能有一个Looper。也就是说执行prepare方法时，必然执行最后一行代码 sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
咱们再看Looper(quitAllowed)方法：
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
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这样，MessageQueue 就被建立了。这里也能够看到，默认状况下，一个MessageQueue的quiteAllow=true。
这里使用到的sThreadLocal 是一个ThreadLocal对象。简单来讲，使用它能够用来解决多线程程序的并发问题。使用set方法，将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值；使用get方法，返回此线程局部变量的当前线程副本中的值。
Looper-loop()
再看一下loop方法（截取主要逻辑）
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;
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
msg.recycleUnchecked();
}
}
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首先看第一句代码执行的方法：
/** * Return the Looper object associated with the current thread. Returns * null if the calling thread is not associated with a Looper. */
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
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很明显，这样返回的Looper就是刚才prepare时set进去的那个，由于都是在同一线程。再明确一下，一个线程对应一个Looper。
这样就确保咱们能够在不一样的线程中建立各自的Handler，进行各自的通讯而不会互相干扰
回到代码，后面逻辑就很简单了，在一个死循环中，经过队列出栈的形式，不断从MessageQueue 中取出新的Message，而后执行msg.target.dispatchMessage(msg) 方法，还记的前面Message类的定义吗，这个target属性其实就是一个Handler 对象，所以在这里就会不断去执行Handler 的dispatchMessage 方法。若是取出的Message对象为null，就会跳出死循环，一次Handler的工做整个就结束了。
Handler
上面说了这么多终于轮到Handler，那么就看看在Handler中到底发生了什么。回到咱们一开始的代码。
new Handler().postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
String currentName=Thread.currentThread().getName();
Toast.makeText(mContext, "I'm new Thread "+currentName, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}, 4000);
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这里咱们用Toast弹出了当前线程的name，结果发现这个线程的名字竟然是main，这也是必然结果
让咱们一步一步看看，神奇的Handler究竟是怎样工做的。就从这个代码开始解读。首先看一下Handler的构造方法。
public Handler() {
this(null, false);
}
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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;
}
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这里作的事情很简单，就是完成了一些初始化的工做，调用Looper.myLooper()赋值给当前mLooper，关联MessageQueue；这里因为代码中调用的是不带任何参数的构造函数，所以会建立一个mCallback=null且非异步执行的Handler 。
接下看postDelayed 方法。
public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis) {
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
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这里经过getPostMessage(Runnable r) 方法，把咱们在Activity里写的Runnable 这个线程赋给了Message 的callback这个属性。
平时你们使用Handler也发现了，他为咱们提供了不少方法
所以，上面的postDelayed通过了各类展转反侧，最终来到了这里：
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
return false;
}
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
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通过以前的构造方法，mQueue显然不为null，继续往下看
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
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注意，注意，注意 这里进行了一次赋值：
msg.target = this;
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前面提到，这个target就是一个Handler对象，所以这里Message就和当前Handler关联起来了。enqueueMessage，哈哈，这就是咱们以前在MessageQueue中提到的进栈操做的方法，咱们看一下：
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;
}
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这个方法就是典型的队列入队操做，只不过会根据Message这个对象特有的一些属性，以及当前的状态是否inUse，是否已经被quit等进行一些额外的判断。
这样，咱们就完成消息入队的操做。还记得咱们在Looper中说过，在loop方法中，会从MessageQueue中取出Message 并执行他的dispatchMessage 方法。
**dispatchMessage **
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
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到这里，就很明确了，在以前的postDelayed 方法中，已经经过getPostMessage，实现了 m.callback = r；这样这里就会执行第一个if语句：
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
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这样，就会执行咱们在Activity 的Runnable 中的run 方法了，也就是显示Toast。
到了这里，咱们终于明白了，使用Handler 的postDelay 方法时，其Runnable中的run方法并非在子线程中执行，而是把这个Runnable赋值给了一个Message对象的callback属性，而这个Message会被传递到建立Handler所在的线程，也就是这里的主线程，因此这个Toast的显示依旧是在主线程中。这也和postDelay API 中所声明的内容是一致的。
/** * Causes the Runnable r to be added to the message queue, to be run * after the specified amount of time elapses. * The runnable will be run on the thread to which this handler * is attached. */
到这里，一开始所说的第一个代码块所执行的逻辑已经理清楚了，可是仍是有一点疑问，咱们并无在Handler的构造方法中看到Looper 的prepare()方法和loop() 方法被执行，那么他们究竟是在哪里执行的呢？这个问题我也是疑惑了好久，最终才明白是在 ActivityThread的main方法中执行。简单来讲，ActivityThread是Java层面一个Android程序真正的入口。关于ActivityThread更多的内容能够看看这篇文章。
ActivityThread-main方法（截取主要部分）
public static void main(String[] args) {
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
// End of event ActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
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这个类藏的比较深，你能够在Android-SDK\sources\android-24\android\app 这个目录中找到。
也就是说，在一个Android 程序启动之初，系统会帮咱们为这个主线程建立好Looper。只不过这个方法名字比较特殊，叫作prepareMainLooper。
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
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注意这里调用prepare时传递的参数值为false，和咱们以前建立普通Looper时是不一样的，这也 能够理解，由于这是主线程，怎么能够被容许被外部代码终止呢。
到这里，咱们终于完整的理解了开头咱们提到的第一个代码块的内容了。
至于第二种使用写法出错的缘由也在明显不过了，主线程会在程序启动时在main方法中帮咱们主动建立Looper，调用loop方法；而咱们本身建立的线程就得咱们主动去调用Looper.prepare()，这样才能保证MessageQueue被建立，程序不会奔溃；可是咱们所指望的Toast依然没有显示出来，这是为何呢？由于，咱们没有调用loop方法。消息被加入队列了，可是没有办法弹出。所以咱们将代码修改以下：
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Toast.makeText(mContext, "I'm new Thread !", Toast.LENGTH_SHORT).show();
Looper.loop();
}
}).start();
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这样就没问题了，Toast就能够显示出来了。实际上，平时写代码确定不会这么写，这里只是为了说明问题。
handleMessage
回想一下，咱们使用Handler最多见的场景：
handler = new MyHandler();
private class MyCallback implements Callback {
@Override
public void onFailure(Call call, IOException e) {
Message msg = new Message();
msg.what = 100;
msg.obj = e;
handler.sendMessage(msg);
}
@Override
public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
Message msg = new Message();
msg.what = 200;
msg.obj = response.body().string();
handler.sendMessage(msg);
}
}
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上面的代码是OKHttp的回调方法，因为其回调方法不处于UI 线程，所以须要咱们经过Handler将结果发送到主线中取执行。 那么这又是怎样实现的呢？
前面咱们截图说过，Handler为咱们提供许多sendMessage 相关的方法，所以这里咱们在onResponse 中执行的sendMessage 通过层层传递，异曲同工依然会回到MessageQueue的enqueueMessage方法，也就是说全部的sendMessageXXX方法完成的工做无非就是队列入栈的工做，就是将包含特定信息的Message加入到MessageQueue中。而咱们也知道，经过loop方法，会从MessageQueue中取出Message，执行每个Message 所对应Handler的dispatchMessage方法，咱们再看一次这个方法：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
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这一次，咱们建立的Message很简单，其callback属性必然是空的，并且在实例化Handler时，调用的是其无参构造函数 ，所以这个时候，就会执行最后一行代码handleMessage(msg) ；
/** * Subclasses must implement this to receive messages. */
public void handleMessage(Message msg) {
}
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空的 ! 没错，这个方法就是空的，由于这是须要咱们在Handler的继承类中本身实现的方法呀。好比下面这样；
class MyHandler extends Handler {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
loading.setVisibility(View.GONE);
switch (msg.what) {
case 100:
Object e = msg.obj;
Toast.makeText(mContext, e.toString(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
break;
case 200:
String response = (String) msg.obj;
tv.setText(response);
break;
default:
break;
}
}
}
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咱们在handleMessage方法中，实现了本身的处理逻辑。
总结
好了，这就是Handler的实现机制，这里再作一次总结称述。
- 经过Looper的prepare方法建立MessageQueue
- 经过loop方法找到和当前线程匹配的Looper对象me
- 从me中取出消息队列对象mQueue
- 在一个死循环中，从mQueue中取出Message对象
- 调用每一个Message对象的msg.target.dispatchMesssge方法
- 也就是Handler的dispatchMessage 方法
- 在dispatchMessage 根据Message对象的特色执行特定的方法。
至此，终于弄明白了Handler的运行机制。
- 1. Handler运行机制
- 2. 终于明白了Handler怎么线程间通讯的
- 3. Handler运行机制详解
- 4. Handler基本运行机制
- 5. Android 消息机制（Handler运行机制）
- 6. 太厉害了！终于有人把Linux运维实战讲的明明白白
- 7. 简明handler的机制
- 8. 终于明白了：JVM内存模型
- 9. Handler运行机制源码学习
- 10. 终于有人把python装饰器讲的明明白白的，太棒了
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。