看源码分析Handler的执行流程

记得之前面试时,面试官就问了Handler的工作流程,当时脑子里有MessageQueue、Looper等类名但具体怎么执行的却说不明白。于是乎面试也就失败了。想想还是挺菜鸡的。。以一个简单的例子通过源码来走一遍Handler的执行流程。

Handler handler=new Handler(new Handler.Callback() {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            return false;
        }
    });


  protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_test);
        Message message=Message.obtain();
        message.arg1=1;
        handler.sendMessage(message);
 }

1.MessageQueue

就是这么一个最简单的例子先进入sendMessage方法,然后又跳到了sendMessageDelayed方法,最后跳到了sendMessageAtTime方法,在sendMessageAtTime方法中看到了熟悉的面孔MessageQueue,初始化了一下MessageQueue,之后进入了enqueueMessage方法。

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 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);
}

enqueueMessage方法:

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }


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;
    }

在enqueueMessage方法中将msg.target设置为当前的Handler,也就是绑定了Handler,然后进入enqueueMessage中,通过模拟代码执行,有了一个重要的结论,我们每发送一个消息都被保存到了 MessageQueue 消息队列中,消息队列中采用的是单链表的方式。

// 发送 Message1
Message message1 = new Message();
mHandler.sendMessageDelayed(message1, 500);

// 发送 Message2
Message message2 = new Message();
mHandler.sendMessage(message2);

// 发送 Message3
Message message3 = new Message();
mHandler.sendMessageDelayed(message3, 1000);

主要看这段来模拟:

            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;
            }

模拟如下:

message1.when=500;
Message p = mMessages;
而mMessages=null; 所以Message p =null;
因为p =null,所以进入if
message1.next = null;
mMessages = message1;

所以发送完message1之后链表应该是这样的:
发送完message1

然后发送message2:

message2.when=0;
Message p = mMessages; //在发送message1是已经将mMessages赋值为 message1
所以
p=message1;
 if (p == null || when == 0 || when < p.when) 
因为when=0,所以进入if
message2.next=p;即
message2.next=message1
mMessages =message2;

所以发送完message2之后链表应该是这样的:
发送完message2

然后发送message2:

message3.when=1000;
Message p =message2;
 if (p == null || when == 0 || when < p.when)  不满足if条件,进入else
  Message prev;
进入for(;;)循环
prev = message2;
p = p.next;即
p=message1;
 if (p == null || when < p.when) //  不满足if继续循环
 prev = p;
 即
prev = message1;
p = p.next;即   
p=null;
if (p == null || when < p.when) // 满足条件进入if 跳出
msg.next = p;即
message3.next=null;
prev.next = msg; 即
message1.next=message3                  
         

所以发送完message3之后应该是这样的:


发送完message3

得出结论消息在队列中是按when和先后顺序排列的。

2. Loop 消息循环

我们始终没有看到 Handler 调用 handleMessage() 方法,到底什么时候会执行这个方法?
书上说在子线程中使用handler要先

 Looper.prepare();
 Handler handler = new Handler();
 Looper.loop();

否则会报错,而在MainActivity即主线程中直接使用不会报错。原因就是在启动Activity过程中在ActivityThread帮我们已经调用过了代码如下:

 ActivityThread.java main()
 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");
    }


public static void prepareMainLooper() {
        prepare(false);
        synchronized (Looper.class) {
            if (sMainLooper != null) {
                throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
            }
            sMainLooper = myLooper();
        }
    }


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));
    }

public void set(T value) {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        Values values = values(currentThread);
        if (values == null) {
            values = initializeValues(currentThread);
        }
        values.put(this, value);
    }

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();

        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
            Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }

            msg.target.dispatchMessage(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();
        }
    }

public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
 }

在prepare(false)方法中创建一个Looper对象并把它存储到sThreadLocal中并且与当前线程绑定。
当调用 loop()方法再在从sThreadLocal中取出Looper对象。ThreadLocal用来保证一个线程只有一个 Looper 对象,这样就保证了线程的安全。接下来是一个for(;;)死循环调用队列中msg.target.dispatchMessage。这样就找到了在handleMessage中可以收到信息的原因。message的target是在加入队列时设置的。

 /**
     * 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);
        }
    }

总结:Looper.prepareMainLooper() 创建了一个 Looper 对象,而且保证一个线程只有一个 Looper;Looper.loop() 里面是一个死循环,不断的从 消息队列 MessageQueue 中取消息,然后通过 Handler 执行。

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