關於Handler你所需要知道的一切

2021-03-02 秦子帥


簡書:https://www.jianshu.com/p/3523bed4d88f前言

Handler是個老生常談的問題，我相信幾乎所有的Android開發者都會使用Handler,那關於Handler還有什麼好講的嗎？Handler如果僅僅是使用的話，確實沒什麼好講的，但是Handler卻是一個幾乎所有面試官都會問的問題，不同的要求問的深度也不一樣，今天我就帶大家學習一下關於Handler你所必須要掌握的知識。

Handler消息機制

首先有四個對象我們必須要了解一下Handler、Looper、ThreadLocal還有MessageQueue。

Handler

首先我們要明白Handler消息機制是用來幹嘛的？Handler是把其他線程切換到Handler所在的線程，注意，這裡不是UI線程。雖然我們的大多數使用Handler的場景，都是我們在子線程做了一下耗時的操作（IO或者資料庫），當子線程執行完以後我們可能需要更新UI，這個時候我們用Handler來處理（sendMessage()或者post()）就把子線程切換到了UI線程了。假如說，我們現在有這麼一個需求，線程A發個信息給線程B（線程A、線程B都不是主線程），這個時候我們用Handler依然可以做，只需要在線程B中創建好Handler就可以了（關於如何在子線程創建Handler我會在下面詳細說明）。所以，Handler並不是把其他線程切換到主線程（UI線程），而是切換到它所在的線程，這一點一定要弄清楚。

Looper

Handler消息機制裡面最核心的類，消息輪詢。Handler要想切換線程（或者說發送消息），必須要先獲得當前線程的Looper，然後調用Looper.loop()方法把MessageQueue裡面的message輪詢出來"交"給Handler來處理，至於如何「交」給Handler的，下面我會通過源碼帶大家分析。

ThreadLocal

ThreadLocal是Looper內部的一個，它雖然前面有個「Thread」,但其實它並不是線程，它相當於一個線程內部的存儲類。剛才在講Looper的時候我們說到，「Handler要想切換線程（或者說發送消息），必須要先獲得當前線程的Looper」,那如何獲得當前線程的Looper呢？正是通過ThreadLocal,它可以在不同線程之間互不幹擾地存儲數據。ThreadLocal裡面有一個內部靜態類對象ThreadLocalMap，通過其set（）和get（）方法對數據對象進行保存和讀取。

MessageQueue

MessageQueue——消息隊列，雖然它叫消息隊列，但實際上的結構並不是一個隊列，而是一種單鍊表的數據結構，只是使用列隊的形式對數據進場做添加或者移除。MessageQueue是在Looper被創建的時候由Looper生成的。同一線程下，Handler發送的所有message都會被加入到MessageQueue裡面，當Message被loop（）以後，就會從消息隊列中移除。Message我沒有單獨拿出來，因為確實比較簡單，就是消息本身，它可以攜帶兩個int型參數，如果要傳比較複雜的參數就用obj屬性，what屬性用來區分是哪個Handler發送的信息。

小結一下

Handler是把其他線程切換到它所在的線程，使用Handler發消息之前要先創建Looper對象，創建和讀取Looper都需要使用ThreadLocal，它可以在不同線程之間互不幹擾地保存數據。在創建Looper對象的同時也把MessageQueue創建好了，Handler所發的message會被添加到MessageQueue對象裡面，Looper.loop()方法以後會把MessageQueue上的Message輪詢出來。連接這幾個對象的還有一條很重要的線，那就是線程，記住，以上的過程都要保證Handler、Looper、MessageQueue在同一線程，這樣，才能保證Handler的消息機制被正確使用。

子線程創建Handler

注意：我們這裡是為了讓大家更好地學習Handler，所以要在子線程創建Handler，現實使用場景，很少會在子線程創建Handler

在主線程（UI線程）創建Handler，我相信所有人都會

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mainHandler = new Handler();
mainHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.e("qige_test", "thread_name=" + Thread.currentThread().getName());
}
});
}


我們先按照主線程的方式在子線程創建一個Handler試一下，看看會有什麼樣的結果

new Thread(){
@Override
public void run() {
childHandler=new Handler();
childHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.e("qige_test","thread_name="+Thread.currentThread().getName());
}
});

}
}.start();


沒錯，如圖所示還沒有創建Looper，那麼如何創建Looper呢？圖中有句話已經給出了答案——Looper.prepare()，同時為了讓我們發送的消息被輪詢到，還必須要調用Looper.loop(); 所以在完整的在子線程創建Handler的代碼如下：

new Thread(){
@Override
public void run() {
//創建Looper，同時創建MessageQueue
Looper.prepare();

childHandler=new Handler();
childHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.e("qige_test","thread_name="+Thread.currentThread().getName());
}
});

//輪詢
Looper.loop();

}
}.start();


這樣就可以在子線程裡面創建Handler了，看到這裡，你可能會問，為什麼我在主線程創建Handler的時候，沒有調用Looper.prepare()和Looper.loop()?這個問題我們先放一下，我們先從源碼角度把Handler消息機制分析一下。

從源碼分析

先看一下創建Looper和MessageQueue的方法Looper.prepare()

public static void prepare() {
prepare(true);
}

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
//ThreadLocal來了
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

這裡就出現了我剛才說的ThreadLocal對象。Android規定每個線程有且僅有一個Looper，所以為了防止不同的線程之間的Looper相互影響，使用ThreadLocal對象來存儲Looper。

再看一眼new Looper()的源碼

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

MessageQueue也出來了，創建Looper的同時創建MessageQueue。

下面我們看Handler.post()或者是Handler.sendMessage()他們本質是一樣的，把消息加入到消息隊列當中

public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}


post（）或者sendMessagexxx（）最終都會調用sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)方法，我們直接看這個方法的源碼

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;
}
//關鍵代碼部分
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}


都很簡單，最後一步enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);是把消息加入隊列，咱們再點開看一下

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
//把當前的Handler賦值給msg.target
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

關鍵要看的地方是 msg.target = this剛才講Message的時候沒有提，Message的target屬性就是一個Handler對象，這裡直接把當前的Handler對象賦值過去了。最後一行：queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)是把message加入到消息隊列裡面，具體的實現我抓不到了，知道這句話是把message加入到MessageQueue裡面就行。
下面分析* Looper.loop()  方法的關鍵部分源碼

public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
**標註1**
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.
....
..
**標註2**
for (;;) {
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
.

try {
**標註3**
msg.target.dispatchMessage(msg);
dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}


**標註4**
msg.recycleUnchecked();
}
}

看源碼的時候注意看一下標註，一個個地來講；

標註1：保證了Handler、Looper和MessageQueue在同一線程

標註2：沒有看錯，就是一個無線死循環，Looper會不停地對MessageQueue進行輪詢。這時候，你可能會問，這種無限死循環會不會很浪費資源？其實並不會，因為當沒有message被添加到隊列的時候，程序會進入阻塞狀態，對資源的消耗是很小的。

標註3：還記得剛才講地msg.target吧，這裡 msg.target.dispatchMessage(msg);就是handler.dispatchMessage(msg),直接去看Handler的dispatchMessage(msg)方法

public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}

這裡面msg.callback是個Runnable對象，也就是當我們使用handler.post(Runnable r)的方法的話，這時候就直接去調用Runnable對象裡面的東西了，如果使用的是handler.sendMessagexxx（），就是去調用我們重寫的handleMessage(msg)方法了。
如果調用post()方法發送消息

mainHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//這裡會被調用
Log.e("qige_test","thread_name="+Thread.currentThread().getName());
}
});

如果調用sendMessagexxx()

mainHandler.sendEmptyMessage(0);
mainHandler=new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
//這裡會被調用
Log.e("qige_test","what="+msg.what);
}
};

我們再回到上一級源碼

以上基本就是一個完整的Handler消息機制的過程，我再帶大家好好回顧一下：

1.Looper.prepare();//這一步創建了Looper和MessageQueue
2.handler.sendMessagexxxx(); // 把message添加到MessageQueue上
3.Looper.loop();//輪詢消息
4.handler.dispatchMessage(msg)；//處理消息

關於在主線程創建Handler的疑問

好了，到了該解決歷史遺留問題的時候了，為什麼我們在主線程創建handler不需要調用Looper.prepare()和Looper.loop()呢？
這是因為，主線程已經給我們創建好了，在哪裡創建好的呢？
在Java裡面，有一個程序的主入口，就是靜態main方法

public class Test {
//程序入口
public static void main(String... args){

}
}

在Android裡面呢，同樣有這麼一個main方法入口，它在ActivityThread類中。在我們App啟動過程中，會調用到ActivityTread的main()方法（由於篇幅問題，該過程沒有辦法詳細講，後期會推文章單獨說一下），下面我們直接看ActivityTread的main()方法的源碼
為了方便理解，還是只看關鍵部分代碼

public static void main(String[] args) {
....

//創建Looper和MessageQueue對象，用於處理主線程的消息
Looper.prepareMainLooper();

//創建ActivityThread對象
ActivityThread thread = new ActivityThread();

//建立Binder通道 (創建新線程)
thread.attach(false);

//消息輪詢
Looper.loop();

}

看到這裡，我想你應該明白了為啥在主線程裡創建Handler不需要調用Looper.prepare()和Looper.loop()方法了吧，因為在App啟動的時候，ActivityThread已經給我們創建好了。不過，需要注意的是，我剛才在講Looper.loop()源碼的時候說過這裡面會有一個無限死循環，那麼程序運行到這裡豈不是要永遠卡在這了呢，那我們的Activity、Service都是咋執行的呢？看關鍵的源碼這一句thread.attach(false),注釋上其實解釋的很清楚，通過Binder創建了新的線程，在這個新的線程裡面運行了Activity、Service等組件，而之所以Android為什麼採用這種方式，讓我們留在以後再說，你只需要知道，Looper.loop()不會造成卡頓，主線程已經給我們創建好了Looper和MessageQueue對象就可以了。

為什麼寫這篇文章

開篇我就說過，Handler幾乎所有人都會用，但僅僅會用是不夠，要知其然更知其所以然。很多面試官願意問Handler相關的問題，好好閱讀這篇文章，它會讓你在面試的時候事半功倍，希望對大家有所幫助，點個讚！

     

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