一篇文章扒掉“橋梁Handler”的底褲-有解無憂

典型的生產者-消費者模式
Android跨行程要掌握的是Binder, 而同一行程中最重要的應該就是Handler 訊息通信機制了，我這么說，大家不知道是否認同，如果認同，還希望能給一個關注哈，

什么是Handler？

Handler主要用于異步訊息的處理：當發出一個訊息之后，首先進入一個訊息佇列，發送訊息的[函式]即刻回傳，而另外一個部分在訊息佇列中逐一將訊息取出，然后對訊息進行處理，也就是發送訊息和接收訊息不是同步的處理，這種機制通常用來處理相對耗時比較長的操作，

Handler特點

傳遞Message，用于接受子執行緒發送的資料, 并用此資料配合主執行緒更新UI，

在Android中，對于UI的操作通常需要放在主執行緒中進行操作，如果在子執行緒中有關于UI的操作，那么就需要把資料訊息作為一個Message物件發送到訊息佇列中，然后，由Handler中的handlerMessage方法處理傳過來的資料資訊，并操作UI，當然，Handler物件是在主執行緒中初始化的，因為它需要系結在主執行緒的訊息佇列中，

類sendMessage(Message msg)方法實作發送訊息的操作，在初始化Handler物件時重寫的handleMessage方法來接收Message并進行相關操作，
傳遞Runnable物件，用于通過Handler系結的訊息佇列，安排不同操作的執行順序，

Handler物件在進行初始化的時候，會默認的自動系結訊息佇列，利用類post方法，可以將Runnable物件發送到訊息佇列中，按照佇列的機制按順序執行不同的Runnable物件中的run方法，

Handler怎么用？

public class HandlerActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = "HandlerActivity";
    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        testSendMessage();
    }

    public void testSendMessage() {
         Handler handler = new MyHandler(this);
         Message message = Message.obtain();
         message.obj = "test handler send message";
         handler.sendMessage(message);
    }
    
    //注1： 為什么要用靜態內部？？？
    static class MyHandler extends Handler {
        WeakReference<AppCompatActivity> activityWeakReference; // 注2：為何要用弱參考？？？
        public MyHandler(AppCompatActivity activity) {
            activityWeakReference = new WeakReference<>(activity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            Log.d(TAG, (String) msg.obj);
        }
    }
}

Handler原始碼怎么讀？

從使用方式的場景，咱們一步一步的探究里面是怎么實作的，還有上面的標注的兩點，在后面我都會介紹的，各位客官聽我慢慢道來，首先，看下四大金剛關系圖，文字表述再多，不如一張圖來的直接，

“四大金剛”
通過上圖就可以簡單看出Handler、MessageQueue、Message、Looper 這四者是怎么樣互相持有對方的，大概可以了解訊息的傳遞，

下面我們先來一張時序圖，看下訊息是怎么一步步發送出來的，

此刻，應該要開車了，前方高能！！！

進入的是Handler.sendMessage 方法

public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

接下來繼續呼叫Handler.sendMessageDelayed方法

public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
    if (delayMillis < 0) {
        delayMillis = 0;
    }
    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

接著走Handler.sendMessageAtTime 方法，這里面就要用到MessageQueue 物件了，此處說明一下，這個mQueue 是在哪里獲取到的，是在Handler 構造方法里，此處貼圖，從圖中可以看出mLooper=Looper.myLooper() mQueue=mLooper.mQueue Handler 中的MessageQueue 是Looper 中持有的MessageQueue 物件，

注1 為啥要用靜態內部類---->如果我們使用Handler 類，沒有用static 關鍵字修飾的話，則會輸出Log: The following Handler class should be static or leaks might occur: 會提示你可能會引起記憶體泄漏，因此在注1 處我用了static 修飾，

好，這里就說這么多，接著開車：

public boolean sendMessageAtTime(@NonNull 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);
}

接著時序圖上的流程走，此時要進入到MessageQueue.enqueueMessage 方法中，該方法就是將msg 物件存入到MessageQueue 佇列中,注意此處，將該handler 物件賦值給了msg.target,這個后面會用到的，很關鍵，

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
        long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();

    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //3，即將進入MessageQueue.enqueueMessage 方法，
}

接著來看MessageQueue.enqueueMessage 方法,該方法就是按照時間的順序插入到Message 這個鏈表結構的資料物件中去，

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    if (msg.target == null) { //4. 后面說明，這個也就是四大金剛圖里的msg.target 所持有的Handler 物件，
        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
    }

    synchronized (this) {
        ...
        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 {
            // 鏈表的插入操作，不太熟悉的可以看看資料結構，(此處是根據時間來排序的)
            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); //畫重點，此處喚醒等待的next 方法，
        }
    }
    return true;
}

此時，一條訊息就相當于入隊了， MessageQueue 從名稱來看是佇列，實際上，使用的還是Message.next 指標來進行操作的，也即是鏈表的操作，訊息的入隊完成，后面將會介紹該訊息是怎么發送出去的，

Loop.loop方法，敲重點，省略了部分代碼，只關注核心代碼，這里用到了死回圈，不停的獲取Message 物件，獲取到之后直接呼叫Message.target 變數所持有的Handler 物件，然后呼叫Handler.dispatchMessage 方法，這樣就完成了訊息的分發，

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();
    ...
    final MessageQueue queue = me.mQueue;
    ...
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block   //7.通過MessageQueue.next()方法獲取Message物件，
        ...
        final long start = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
        final long end;
        try {
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            end = (slowDispatchThresholdMs == 0) ? 0 : SystemClock.uptimeMillis();
        } finally {
            if (traceTag != 0) {
                Trace.traceEnd(traceTag);
            }
        }
        ...
        msg.recycleUnchecked();
    }
}

7-8. MessageQueue.next() 方法獲取Message 物件，

Message next() {
    ...
    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) { //死回圈
        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
            Binder.flushPendingCommands();
        }

        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);   // 5: 避免了阻塞的關鍵點，釋放資源，處于等待，疑點：處于等待，肯定需要一個東西來喚醒它，上面第5步分析enqueueMessage的時候有行代碼if (needWake) {
            nativeWake(mPtr); //畫重點，此處喚醒等待的next 方法，
        } ，

        synchronized (this) {
            // Try to retrieve the next message.  Return if found.
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) { //******此條件可以先不看，因為通過Handler 發送的訊息target 都會持有Handler，該邏輯不會觸發，訊息同步屏障的時候會優先觸發該邏輯，
                // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) { //查找當前的msg 物件，
                if (now < msg.when) {
                    // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                    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 {
                // No more messages.
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
         ...
        nextPollTimeoutMillis = 0;
    }
}

Handler.dispatchMessage 方法，此處有判斷，如果在Activity中使用view.post方法呼叫的時候，就會走到handleCallback 回呼中，通過sendMessagexxx函式發送訊息的就會走到handleMessage回呼中去，

/**
 * Handle system messages here.
 */
public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

該方法會會將msg 物件發送到客戶端定義Handler 的地方，重寫的handleMessage 方法，至此，Handler 發送訊息的流程大致介紹完成，

總結

Handler 發送訊息的時候，在Handler.enqueueMessage 方法中，將該Handler 物件添加到Message中的target 屬性中，這樣就完成了Message 持有Handler 的操作，為最后Message.target.dispatchMessage 做了保證，然后將該Message 物件放入到MessageQueue中的Message.next 中去，完成了訊息鏈表的添加；而這個MessageQueue 是Looper 中所持有的物件，這樣就可以通過Looper類通過對MessageQueue.next()---->Message.next()--->Message.target.dispatchMessage(msg)完成了訊息的分發，

知識點補充

Looper 物件是怎么new 出來的？

上圖看出是在應用程式行程的ActivityThread 類中的main() 函式中呼叫了Looper.prepareMainLooper() 方法，就new 出來了主執行緒中的Looper.

上圖也看出，這個Looper.prepareMainLooper()方法是系統呼叫的，開發者不能再次呼叫了，否則會拋出例外，

prepare這個方法真正的new Looper 了，接著來看看Looper 的建構式

此處創建了MessageQueue, Handler 中的MessageQueue 就是這塊創建的，

為什么將Looper 保存在ThreadLocal 中?

ThreadLocal:執行緒的變數副本，每個執行緒隔離.我的理解就是，ThreadLocal 內部使用了當前執行緒為Key,需要存盤的物件為Value，通過字典保存起來的，這樣客戶端在獲取的時候，當前執行緒就只會獲取一份保存的Value.回到Looper中，就可以知道一個執行緒里按理說就會只有一個Looper，

Message 為什么推薦使用obtain() 方式獲取Message物件，而不推薦使用new Message()?

這里涉及到池的技術的應用: Message中維護了一個訊息池，訊息使用完就會回收，減少物件創建和銷毀的開銷；java 當中的執行緒池也是用到了該思想，

同步屏障：

同步屏障機制的作用，是讓這個繪制訊息得以越過其他的訊息，優先被執行，系統中UI繪制會使用到同步屏障，開發中基本用不到，核心代碼：先設定一個target=null 的訊息，插入到訊息鏈表的頭部，

然后在MessageQueue.next 中優先查找同步屏障中的訊息asyncHronous 設定為true的異步訊息，

Handler為什么會導致記憶體泄漏以及解決方案？

Handler導致記憶體泄漏一般發生在發送延遲訊息的時候，當Activity關閉之后，延遲訊息還沒發出，那么主執行緒中的MessageQueue就會持有這個訊息的參考，而這個訊息是持有Handler的參考，而handler作為匿名內部類持有了Activity的參考，所以就有了以下的一條參考鏈，
解決：1.使用靜態內部類，如果要呼叫Activity中的方法，就可以在靜態內部類中設定一個
WeakReference activityWeakReference; 參考，

2.在Activity銷毀的時候，即onDestory()方法中呼叫handler.removeCallbacks，移除runnable，

結尾

OK，本次的Android進階技術之Handler到此就全部寫完了，希望喜歡的朋友不要吝嗇你的贊，你的評論，點贊，收藏就是對我最大的支持，記得關注我哦，咱們文章每日都會更新，感謝大家的觀看，

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