一篇搞定Handler
- Handler如何运转
- Looper如何线程隔离
- IdleHandler如何使用
- 消息有什么讲究
Handler怎么用？
通过Handler 的sendMessage方法发送一个Message，就可以在需要的地方重写Handler的hanldeMessage()方法去处理相应逻辑，并且可以保证Handler在那个线程创建，回调就在哪个线程执行。
这里有两点需要注意：
1.线程不会错乱
2.发送消息会触发回调（生产消费模型）
那么是如何做到上述两点的，我们可以看下源码，在看源码之前，先介绍几个重要的类和他们之间的关系：
简单介绍下上图所述的关系：
Handler 对象持有Looper，MessageQueue对象，并提供对应的入队，和回调方法。
Looper对象内部持有ThreadLocal,MessageQueue对象，并提供prepare()初始化方法，looper()开启循环方法等。
MessageQueue作为消息队列数据结构提供入队，出队等方法。
那么怎么让它们工作起来那？，这里分为几个步骤：
1.为当前线程创建一个Looper对象。
2.创建并使用Handler对象可用于发送消息。
3.开启Looper中的loop()循环。
确定是这样吗？
是的
我们使用handler貌似只是用到了第二步骤啊？
没错，那是Android系统帮我们实现了第一，第三步。
我们看下ActivityThread（这个类的作用，就不多说了）类main()方法部分代码
public static void main(String[] args) {
//第一步 创建Looper对象
Looper.prepareMainLooper();
//可以理解为第二步
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
//第三步 开启Looper中的loop()循环
Looper.loop();
}
我们知道在子线程中是无法直接创建Handler对象的，但是我们知道了这几个步骤后就可以使用了：
知道了怎么使用Handler，那么它到底是怎么实现的那？
我们看下sendMessage()到底干了什么
public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
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);
}
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);
}
我们可以看到sendMessage()通过一系列的方法调用最终到了MessageQueue中的enqueueMessage()方法，上代码：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
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) {
//插入消息
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
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;
}
}
//插入消息
msg.next = p;
prev.next = msg;
}
if (needWake) {
//唤醒loop()
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
MessageQueue是一个消息队列，enqueueMessage()这个方法，是根据Message的when(消息真正的发送时机)把消息插入到队列的对应位置，并唤醒loop()继续循环。
额，还有一个loop()？
是的没错，Looper对象是由系统在第一步就创建好了的，loop()循环方法是在第三步由系统调用可不要忘记，loop()方法不断从messagequeue中取出Message,Message中的traget对象所引用的又是第二部创建的Handler，Handler调用它的dispatchMessage()方法把消息回调回去
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;
// Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
// Allow overriding a threshold with a system prop. e.g.
// adb shell 'setprop log.looper.1000.main.slow 1 && stop && start'
final int thresholdOverride =
SystemProperties.getInt("log.looper."
+ Process.myUid() + "."
+ Thread.currentThread().getName()
+ ".slow", 0);
boolean slowDeliveryDetected = false;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
// Make sure the observer won't change while processing a transaction.
final Observer observer = sObserver;
final long traceTag = me.mTraceTag;
long slowDispatchThresholdMs = me.mSlowDispatchThresholdMs;
long slowDeliveryThresholdMs = me.mSlowDeliveryThresholdMs;
if (thresholdOverride > 0) {
slowDispatchThresholdMs = thresholdOverride;
slowDeliveryThresholdMs = thresholdOverride;
}
final boolean logSlowDelivery = (slowDeliveryThresholdMs > 0) && (msg.when > 0);
final boolean logSlowDispatch = (slowDispatchThresholdMs > 0);
final boolean needStartTime = logSlowDelivery || logSlowDispatch;
final boolean needEndTime = logSlowDispatch;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
final long dispatchStart = needStartTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
final long dispatchEnd;
Object token = null;
if (observer != null) {
token = observer.messageDispatchStarting();
}
long origWorkSource = ThreadLocalWorkSource.setUid(msg.workSourceUid);
try {
//分发消息
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (observer != null) {
observer.messageDispatched(token, msg);
}
dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
} catch (Exception exception) {
if (observer != null) {
observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
}
throw exception;
} finally {
ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource);
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (logSlowDelivery) {
if (slowDeliveryDetected) {
if ((dispatchStart - msg.when) <= 10) {
Slog.w(TAG, "Drained");
slowDeliveryDetected = false;
}
} else {
if (showSlowLog(slowDeliveryThresholdMs, msg.when, dispatchStart, "delivery",
msg)) {
// Once we write a slow delivery log, suppress until the queue drains.
slowDeliveryDetected = true;
}
}
}
if (logSlowDispatch) {
showSlowLog(slowDispatchThresholdMs, dispatchStart, dispatchEnd, "dispatch", msg);
}
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" + msg.what);
}
msg.recycleUnchecked();
}
}
到这里基本上就能解释上述的第二个关键点，发送消息会触发回调。
总结一下是如何做到的：
Looper 的对象通过Looper.prepare()创建，MessageQueue的对象通过Looper的构造方法创建。
Looper随后调用loop()方法开启死循环，loop()方法会通过MessageQueue对象提供的next()方法找到下一个需要被分发的消息，在调用msg.target.dispatchMessage(msg)把消息分发出去。而handler.sendMessage(msg)其实是把消息，加入到MessageQueue 队列，并且通知loop()继续循环，进而达到消息分发的目的
这里其实还有一个问题，就是loop()循环是死循环为什么不会导致应用卡死？
其实在没有消息的时候，MessageQueue的next()方法中会通过 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)方法堵塞，不占用资源，MessageQueue 中enqueueMessage()方法中会通过nativeWake(mPtr)唤醒next()方法继续执行。
Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死？
到目前为止Handler分发消息的流程算是搞明白了，那它是怎么做到跨线程通信的那？（线程是作何做到隔离的）
这得益于Looper中的ThreadLocal，它其实就是一个数据结构，其内部引用Thread的ThreadLocalMap负责存储指定键值对数据，key就是当前线程，value是要被存储的数据对象。通过这么一个数据结构就能保证一个线程绑定一个对应的Looper，MessageQueue，在一个线程通过ThreadLocal.get()到的Looper一定是属于这个线程的。
说的优点绕，其实就是Looper.prepare()方法在哪个线程调用，就会为该线程创建Looper ，loop()方法调用就会在该线程开启消息循环。ThreadLocal做到了线程隔离的作用。
前面说了到ThreadLocalMap 是ThreadLocal中真正用于存储当前线程信息和数据的真正对象，而ThreadLocalMap创建后，是被Thread类持有
//ThreadLocal类中createMap()
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
由此可以看出Thread类持有一个ThreadLocalMap的引用，这个数据结构的作用就是以当前线程为Key来存储数据（value）。
我们简单梳理一下：
在每一个Thread中只要使用到了ThreadLocal对象，就会创建ThreadLocalMap，ThreadLocalMap被Thread持有引用,每次ThreadLocal.set(value)就会把对应的值存放到Thread中的ThreadLocalMap中，每次ThreadLocal.get()就会获取以当前线程为key存入的值（value）进而实现了线程的隔离，隔离的目的是保证了每个线程只有一个Value(这里就是Looper)实例，进而节省内存开销。
IdleHandler如何使用?
IdleHandler是什么？
public static interface IdleHandler {
/**
* 用于消息被执行完，阻塞时调用，（空闲时）
* 返回ture ,下次（空闲时）继续调用，返回false 只调用当次，调用完成移除，下次不再调用
*/
boolean queueIdle();
}
可以看到IdleHandler是在消息队列中没有消息时调用，我们知道Activity的生命周期，用户的点击，滑动等操作都是Handler发送消息贯穿，这个IdleHandler的调用时机可以认为是现在APP无任务执行，用户也没有操作就会回调这个接口的方法。
Looper.myQueue().addIdleHandler {
//（主线程中）执行不耗时操作
false
}
那么它有没有什么具体的使用场景那？
可以用于初始化一下Application中onCreate()方法中不那么紧急需要初始化的第三方库，可以优化启动速度。可以做用户引导等。
Handler发送的Message有没有什么讲究？
Message分类
- 同步消息（普通消息）
- 屏障消息 （可以理解为一种标记消息）
- 异步消息 （可以晋升为高优先级的被标记过的消息）
异步消息：msg.setAsynchronous(true)消息实体调用该方法后变为异步消息。
屏障消息：msg.traget==null的消息为屏障消息，消息实体并没有与之绑定的handler对象（不用被分发的消息）。
同步消息：msg.setAsynchronous(false) 为普通消息，创建的消息默认为同步消息。
屏障消息作用：可以指定屏障消息发送到消息队列，消息队列的next(),在遇到屏障消息时，会优先取出异步消息，直到异步消息被分发完后，进入阻塞。直到MessageQueue的removeSyncBarrier(token)的方法被调用，移除屏障消息后，普通消息才能正常分发。
val handler = Handler()
//插入屏障消息
val token: Int = Looper.myQueue().postSyncBarrier()
//doSomething 例如发送异步消息
val msg = Message()
msg.isAsynchronous = true //将此消息设置为异步消息
handler.sendMessage(msg) //再有屏障消息的前提下，这个消息会优先与其他普通消息被分发
// ...
//移除屏障消息
Looper.myQueue().removeSyncBarrier(token)
那么屏障消息时如何做到这种效果的那？我们看下MessageQueue的next()源码
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // 仅在第一次迭代会出现-1
int nextPollTimeoutMillis = 0; //0 立即唤醒线程， > 0 延迟多久唤醒线程， -1无限阻塞线程
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// 尝试检索下一条消息。如果找到则返回
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;//队头消息
//如果队头消息是屏障消息 （可见这个消息不被移除，普通消息将永无出头之日）
if (msg != null && msg.target == null) {//符合这个条件的消息就是屏障消息
// 被屏障消息挡住了，在队列中查找下一个异步消息
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());//必须是异步消息
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
//下一条消息尚未准备好，设置唤醒时机
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
//获取一个消息
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 {
// 没有消息了，无限延迟
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// 所有挂起的消息都是已处理，请处理退出消息
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// IdleHandles 的回调仅在消息队列为空或第一条消息时运行
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// 没有IdleHandles 需要处理，阻塞控制位=true
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// 运行IdleHandler
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null;
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// 将空闲处理程序计数重置为0，这样我们就不再运行它们
pendingIdleHandlerCount = 0;
//不需要延迟
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
这段代码不仅说明了屏障消息工作机制，也明确了IdleHandler确实会在空闲（没有msg被处理时）时被调用。
那么屏障消息有什么作用那？
其实也可以看到，它能提升异步消息的优先级，在View绘制过程中就是使用异步消息+屏障消息，让视图的呈现优先级高于其他普通消息，保证了流畅性。
好了说了那么多，总结一下：
Handler机制的流程：App程序被加载时会创建主线程的Looper对象(Looper.prepare())，Looper构造方法会创建MessageQueue，随后加载Appliction,Activity等，最后开启Looper循环(Looper.loop()),之后通过sendMessage()发送的消息会被加入到消息队列，loop()循环会从消息队列一直轮询，通过MessageQueue的next()找到需要被分发的消息，再由msg.traget.dispacthMessage(msg)把消息分发给handler的方法。
Handler怎么做到线程隔离：通过ThreadLocal实现线程的隔离，线程隔离的目的就是保证每个线程只有一个Looper。至于handler跨线程通信就是利用了不同线程共享变量的方式，无论handler在哪里发送消息，消息的处理总是被送到创建Handler,创建Looper的线程处理。
IdleHandler的使用：IdleHandler接口在消息队列空闲时被调用，可以用来处理不那么紧急的任务。
消息有什么讲究：消息分为普通，屏障，异步三类消息。屏障消息入队，消息队列在处理到屏障消息时，就会把它之后所有的异步消息依次优先处理，直到屏障消息被移除，普通消息才能依次分发。
