Handler是什么?

前言
- 1. 为什么要用Handler
概念
- 1.什么是Handler
- 2.什么是MessageQueque
- 3.Message是什么
- 4.Looper又是啥
原理
- 1. UI线程是如何创建Looper的
- 2. Handler是如何发送消息的
- 3. Looper没有消息死循环的时候，为什么不会卡死应用
- 4. 一个线程有几个handler，又有几个looper
- 5. handler线程是如何切换的
- 6. 为什么handler会有内存泄漏的风险，如何规避
- 7.如果队列中已存在消息，但需要一些消息紧急提前，该怎么做
未完待续

前言

1. 为什么要用Handler

我们的都知道，在Android中我们无法在子线程中去更新UI，为什么不能更新呢？我们可以在源码中可以看到

void checkThread() {...if (mThread != Thread.currentThread()) {throw new CalledFromWrongThreadException("Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");}
}

我们如果同时多个线程都需要去更新UI，那么绘制UI就是一个不可靠的非安全操作。如果选择通过加锁的方式，UI绘制的效率就会变低，影响到界面的显示。所以谷歌就限制了只能主线程才能更新UI，通过handler去更新UI。

概念

1.什么是Handler

handler是通过消息队列，发送传递和处理消息的工具。
主要用于异步消息的处理：当发出一个消息之后，首先进入一个消息队列，发送消息的函数即刻返回，而另外一个部分在消息队列中逐一将消息取出，然后对消息进行处理，也就是发送消息和接收消息不是同步的处理。这种机制通常用来处理相对耗时比较长的操作。

说白了，handler就是个运输消息的工具，将消息发送到需要处理的线程中。

2.什么是MessageQueque

MessageQueue字面意思是消息队列。
队列是一种数据结构，有着先进先出的特点。其特性很适用于像消息生产消费依次顺序的场景。

3.Message是什么

Message就是handler发送与接收消息的实体，承载了数据。

4.Looper又是啥

Looper字面意思是循环的意思，在Android中它就是一个不断循环的线程，消息在这个线程中存储和发送。

原理

1. UI线程是如何创建Looper的

Looper的创建一般是Looper.prepare()，但是像Activity中我们一直没有看到创建的方法就可以直接使用Handler发送消息了，原因是系统已经在ActivityThread的main方法为我们创建Looper了。

public static void main(String[] args) {Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");...//创建LooperLooper.prepareMainLooper();ActivityThread thread = new ActivityThread();thread.attach(false, startSeq);if (sMainThreadHandler == null) {sMainThreadHandler = thread.getHandler();}if (false) {Looper.myLooper().setMessageLogging(newLogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));}// End of event ActivityThreadMain.Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);//开启循环Looper.loop();throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");}

2. Handler是如何发送消息的

我们直接看sendMessage源码，从sendMessage开始，依次调用sendMessageDelayed，sendMessageAtTime，再到队列的enqueueMessage方法。

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) {//handler与message绑定msg.target = this;msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();if (mAsynchronous) {msg.setAsynchronous(true);}return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);}

最后看队列Queue中的enqueue方法

 boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {...synchronized (this) {...msg.markInUse();//标记message加入queue的时间msg.when = when;//当前待处理的消息Message p = mMessages;boolean needWake;if (p == null || when == 0 || when < p.when) {// New head, wake up the event queue if blocked.//添加新的消息msg.next = p;mMessages = msg;needWake = mBlocked;} else {...}}return true;}

这个过程就是入队，将消息根据时间顺序指定下一个消息。

出队的过程还是看源码，在Looper的loop循环中，最终找到dispatchMessage方法。

public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {if (msg.callback != null) {//callback在message的构造方法中初始化或者使用handler.post(Runnable)时候不为空handleCallback(msg);} else {mCallback是一个Callback对象，通过无参的构造方法创建出来的handlerif (mCallback != null) {if (mCallback.handleMessage(msg)) {return;}}//当mCallback为空时，直接执行handleMessage将msg发送出去handleMessage(msg);}}

3. Looper没有消息死循环的时候，为什么不会卡死应用

当主线程的MessageQueue没有消息的时候，代码会阻塞在Looper的mQueue的next
方法那里，这个时候主线程会释放cpu资源，进入睡眠模式，直到下个消息到达会再次唤醒主线程。这套机制采用的是linux的pipe/epoll机制。通过往pipe管道中写入数据来唤醒主线程工作。原理类似于I/O，读写是阻塞的，不占用CPU资源。

4. 一个线程有几个handler，又有几个looper

一个线程可以有N个handler，因为可以不断的new出来新的。
一个线程中只有一个Looper。

Looper类创建时在源码中对内存中的Looper进行非空判断，仅限制一个Looper存在。

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

ThreadLocal是用来存储Looper的，在Looper这个类创建的时候就new出来了。ThreadLocal 提供了针对于单独的线程的局部变量，并能够使用 set()、get() 方法对这些变量进行设置和获取，并且能够保证这些变量与其他线程相隔离。通过使用 threadLocal 存储对象，线程和线程之间的彼此的数据就会隔离起来，从而保证了彼此线程的数据安全和独立性。

5. handler线程是如何切换的

线程之间的资源是共享的，也就是任何变量在任何线程都是可以修改的。切换线程的过程就是整个handler的运行过程。
总结来说就是三个步骤
a. 创建一个Looper对象保存在ThreadLocal中，同时持有一个MessageQueue对象
b. 创建Handler对象，获取到Looper和MessageQueue对象。在sendMessage的时候，在不同的线程（子线程）将消息发送到MessageQueue。
c. 主线程（UI线程）通过Looper.loop（）无限循环获取MessageQueue中的消息，如果存在就将消息通过dispatchMessage方法最终调用到我们写的handleMessage方法中。这样一整个线程切换的过程就完成了。

6. 为什么handler会有内存泄漏的风险，如何规避

先看张截图，我们一般在Acitivty中new Handler的时候，会出现一个黄色的背景提示。
大致翻译过来就是handler是内部类，会引起内存泄漏。如果是handler的MessagQueue和Looper是子线程就没问题。主线程的话需要定义成静态内部类和使用弱引用。

那么为什么要这样使用呢，原因就是如果handler在主线程创建，如果发送的消息还在队列中，若此时Activity突然finish了，但是handler中的消息依然需要处理。最关键的就是非静态内部类天然持有外部类的引用，导致activity无法回收，引起内存泄漏。

定义成静态内部类，就不会持有外部类的引用，所以也不会有问题。
除此之外，由于是静态类，在handler中就无法操作activity对象，所以需要在handler中增加一个activty的弱引用。

static class MyHandler extends Handler {WeakReference<Activity > mActivityReference;MyHandler(Activity activity) {mActivityReference= new WeakReference<Activity>(activity);}@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {final Activity activity = mActivityReference.get();if (activity != null) {text.setText(result);}}
}

7.如果队列中已存在消息，但需要一些消息紧急提前，该怎么做

这里需要引出一个概念叫同步屏障。线程的消息都是放到同一个MessageQueue中的，取消息是互斥取消息，而且只能从头部取消息，添加消息是按照消息的执行的先后顺序进行的排序，同一时间内的消息如果想要立马执行，就需要一个紧急通道，哪个通道就是同步屏障的概念。
同步屏障顾名思义就是阻碍同步消息，只让异步消息进入。
开启同步屏障的方法： MessageQueue#postSyncBarrier()

未完待续

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