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出自【yangLiHai_的博客】
深入淺出，Handler機(jī)制外科手術(shù)式的剖析（ThreadLocal,Looper,MessageQueen,Message）（上）
此文是Handler機(jī)制的第二篇，第一篇沒有看的小伙伴，可以戳上邊看一看喲。
上一篇我們對ThreadLocal和Looper進(jìn)行了剖析，接著上篇，講講MessageQueen和Handler類。
MessageQueen和Message
MessageQueen是存放Message的，翻譯過來叫消息隊(duì)列，但是它內(nèi)部并不是一個(gè)消息隊(duì)列，而是一個(gè)單鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，里邊存放的數(shù)據(jù)就是Message。MessageQueen中的mMseeages字段存放的是頭節(jié)點(diǎn)。既然是鏈表，就一定會(huì)涉及到插入和取出，我們先看下它的插入方法：
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) {
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;
}
}
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;
}
這是主要的代碼結(jié)構(gòu)。enqueueMessage的第一個(gè)參數(shù)是Message，第二個(gè)是一個(gè)時(shí)間戳，他決定了這條Message插入在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)和什么時(shí)候執(zhí)行回調(diào)。首先會(huì)判斷是否正在退出，如果是就不插入消息，直接回收并返回失敗。然后根據(jù)when來決定Message插入到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果頭結(jié)點(diǎn)為null，或者when==0，或者when小于頭結(jié)點(diǎn)的when，那么就把這條數(shù)據(jù)插入頭結(jié)點(diǎn)。else里邊的邏輯也是類似的，根據(jù)兩條數(shù)據(jù)的when來看看是否該插入這兩條數(shù)據(jù)中間。最后執(zhí)行完了返回true，插入成功。
取出數(shù)據(jù)的方法是next，我們具體看一下：
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
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 {
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
pendingIdleHandlerCount = 0;
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
取出數(shù)據(jù)就伴隨著刪除，它里邊也是一個(gè)無條件的for循環(huán)語句。首先從第一個(gè)節(jié)點(diǎn)去獲取，如果如果沒有數(shù)據(jù)，就阻塞在那里，等待native層返回?cái)?shù)據(jù)，返回?cái)?shù)據(jù)后就return給looper去處理，退出循環(huán)的方式就是根據(jù)mQuitting來判斷的，這個(gè)字段也是quit方法里邊改變的。next方法唯一被調(diào)用就是在Looper的loop()方法中，可以結(jié)合這剛才講的loop方法看一下，一目了然。下邊附上退出方法的代碼，也就是Looper的quit和quitSafely具體執(zhí)行的方法：
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked();
} else {
removeAllMessagesLocked();
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
nativeWake(mPtr);
}
}
MessageQueen小結(jié)：MessageQueen中有很多方法涉及到native層，我在這里沒有剖析，這對于我們理解MessageQueen的主要邏輯并不會(huì)造成影響，有興趣的自己去看看。MessageQueen插入消息依賴的就是時(shí)間戳字段when，插入后他所有的消息都是有序的排在其中，取出消息遵循的是從第一個(gè)開始獲取，這樣每次都是取頭結(jié)點(diǎn)，獲取到之后把頭結(jié)點(diǎn)mMessages指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，下次再次獲取頭結(jié)點(diǎn)，直到全部取出。
Handler
講完了這些之后，我們來說一下Handler類，這個(gè)是整個(gè)handler機(jī)制暴露給我們的上層類，發(fā)送消息主要是各種send和post，我們來具體看一下代碼：
public final boolean post(Runnable r){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public final boolean sendEmptyMessage(int what)
{
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final boolean sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
}
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);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
從代碼上可以看出來,所有的返送消息都指向了enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);這個(gè)方法，而這個(gè)方法就是在向MessageQueen中插入了一條消息。MessageQueen插入消息之前，有這樣一行代碼：msg.target=this,把handler設(shè)置給msg，插入消息之后，MessageQueen的next方法就會(huì)返回給looper這條消息，looper收到之后交給Handler處理，主要代碼你點(diǎn)進(jìn)去可以看到就是通過msg.target.dispatchMessage(msg);我們在講looper的時(shí)候也說過，這個(gè)target就是handler。這里就不再贅述，不清楚的哥們自己去看看源碼吧，聯(lián)系起來一目了然。
Handler的構(gòu)造方法有好幾個(gè)，意義也不一樣，我們單獨(dú)講下，我們最常用的是這種構(gòu)造方法：
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback) {
this(callback, false);
}
public Handler(boolean async) {
this(null, async);
}
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;
}
除了 new Handler(),我們還可以傳入一個(gè)callback來構(gòu)造Handler，這個(gè)callback也有一個(gè)handleMessage(msg)方法，這樣就可以在callback中回調(diào)所有的msg。在構(gòu)造方法中，會(huì)去校驗(yàn)當(dāng)前線程有沒有l(wèi)ooper，沒有的話就會(huì)報(bào)異常，這也正好解決了我們在開篇的時(shí)候提出的問題。
Handler還有幾個(gè)構(gòu)造方法，可以傳進(jìn)去一個(gè)Looper：
public Handler(Looper looper) {
this(looper, null, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback) {
this(looper, callback, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
通過傳入Looper在構(gòu)造Handler的時(shí)候，可以為Handler指定looper（這不是廢話嗎），有什么用呢？可以把Handler的回調(diào)切換到我們創(chuàng)建looper的線程，比如說你在子線程創(chuàng)建的Handler，但是希望灰調(diào)函數(shù)handleMessage方法執(zhí)行在主線程，你可以這也構(gòu)建：
private Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// TODO: 9/7/17 do what you wanna
}
};
Handler的這些豐富的構(gòu)造方法，能夠非常便利的幫助我們切換線程。Handler最后處理Message都是通過dispatchMessage來分發(fā)，具體代碼如下所示：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
可以看出來，message進(jìn)來之后，并不是第一時(shí)間交給handleMessage()方法處理的。首先會(huì)去看看msg.callback是否為null，如果非空就執(zhí)行run方法然后return（這個(gè)callback是個(gè)Runnable）。這樣的Message需要這樣構(gòu)建：
Message msg = Message.obtain(mHandler, new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO: 9/13/17 ....
}
});
然后去看看mCallback是否為null，mCallback就是我們在Handler的構(gòu)造方法時(shí)候傳入的：
mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
return false;
}
});
然后根據(jù)mCallback.handleMessage方法的返回值來決定是否執(zhí)行Handler的handleMessage();
這就是dispatchMessage的邏輯，總結(jié)下來msg.callback優(yōu)先級(jí)最高，其次Handler.mCallback,最后才是Handler.handleMessage。
結(jié)語：
Handler機(jī)制的所有過程到這里就講完了，如果你跟著博客全部看了一遍，那你肯定就理解了他的原理。Handler對于我們來說，用到的可能只有Handler這一個(gè)類，但是它內(nèi)部的運(yùn)行思想特別值得我們借鑒，對于提高我們的架構(gòu)能力很有幫助的。
如果有不準(zhǔn)確的地方，歡迎指出。
