Handler概要

Handler用于線程間的消息傳遞，它可以將一個線程中的任務切換到另一個線程執行。切換的目標線程與Handler內部持有的Looper所在線程一致。若初始化Handler時未手動設置Looper，Handler會通過ThreadLocal獲取并持有當前（初始化Handler時）線程的Looper。當Handler發送一條消息后，這條消息會進入目標線程的MessageQueue，目標線程的Looper掃描并且取出消息，最終由Handler執行這條消息。

構造器

Handler的構造器大致分為以下兩種：

public Handler(Callback callback, boolean async){}public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async){}

構造器的參數列表：

callback：Handler處理消息的接口回調，執行消息時可能會調用該接口。 async：默認false，若該值為true，則消息隊列中的所有消息均是AsyncMessage。AsyncMessage的概念請看后續章節。 looper：消息的查詢者，會不斷輪詢檢查MessageQueue是否有消息。

若調用者傳遞Looper，直接使用該Looper；否則通過ThreadLocal從當前線程中獲取Looper。所以執行任務所在的目標線程不是創建Handler時所在的線程，而是Looper所在的線程。

sendMessageAtTime

無論是使用post(Runnable r)還是sendMessage(Message m)發送消息，最終都會執行到sendMessageAtTime方法。該方法指定了Message的執行者（msg.target=handler）和調用時機（msg.when）。

dispatchMessage

dispatchMessage方法用于執行事先注冊的Message和Handler回調，源碼如下：

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

可以發現回調的優先級是：Message的回調>Handler的回調（構造器章節中的callback）>Handler子類重寫的handleMessage方法。

ThreadLocal

ThreadLocal是一個線程內部的數據存儲類，用于存放以線程為作用域的數據，在不同的線程中可以持有不同的數據副本。通過ThreadLocal就可以很方便的查找到當前線程的Looper。ThreadLocal內部實現的UML類圖如下：

通過ThreadLocal查找Looper的流程如下：

通過Thread.currentThread()獲取當前線程對象。 取出線程對象持有的ThreadLocalMap對象。 以自身為key，獲取ThreadLocalMap中對應Entry的value。Looper

Looper在Handler中扮演著消息循環的角色。它會不斷查詢MessageQueue中是否有消息。當沒有消息時Looper將一直阻塞。

若當前線程沒有Looper，且調用者未傳Looper，Handler會因為未獲取Looper而報錯。解決辦法是通過Looper.prepare在當前線程手動創建一個Looper，并通過Looper.loop開啟消息循環：

new Thread('Thread#2') { @override public void run() {Looper.prepare();Handler handler = new Handler();Looper.loop(); }}

Looper提供了quit和quitSafely兩種方式來退出一個Looper。區別在于前者會直接退出；后者則是在處理完消息隊列的已有消息后才安全退出。

Looper所在的線程會一直處于運行狀態，所以建議消息處理完畢后及時退出Looper，釋放線程。

MessageQueue

MessageQueue是消息的存儲隊列，內部提供了很多精彩的機制。

IdleHandler

IdleHandler本質上只是一個抽象的回調接口，沒有做任何操作：

/** * Callback interface for discovering when a thread is going to block * waiting for more messages. */public static interface IdleHandler { /** * Called when the message queue has run out of messages and will now * wait for more. Return true to keep your idle handler active, false * to have it removed. This may be called if there are still messages * pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched * after the current time. */ boolean queueIdle();}

看上述注釋可以了解，MessageQueue會在將要進入阻塞時執行IdleHandler的queueIdle方法，隊列阻塞的觸發時機是：

消息隊列沒有消息。 隊首消息的執行時間大于當前時間。

當我們希望一個任務在隊列下次將要阻塞時調用，就可以使用IdleHandler。在Android工程中最常見的例子就是：給Activity提供生命周期以外的回調。

比如我希望在布局繪制完成后執行某個操作，但是Activity的onStart和onResume回調均在View繪制完成之前執行，可以看看onResume的官方注釋：

/** * ... * <p>Keep in mind that onResume is not the best indicator that your activity * is visible to the user; a system window such as the keyguard may be in * front. Use {@link #onWindowFocusChanged} to know for certain that your * activity is visible to the user (for example, to resume a game). * ... */ @CallSuper protected void onResume() {...}

這種情況下就可以給MessageQueue設置一個IdleHandler，等當前隊列中的消息（包括繪制任務）執行完畢并將要進入阻塞狀態時，調用IdleHandler的任務，確保任務在繪制結束后執行。

使用方式如下所示：

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) { Looper.myLooper().getQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() { @Override public boolean queueIdle() { // do something when queue is idle // 返回值表示bKeepAlive標識：true->繼續使用，false->銷毀該Handler return false; } });}AsyncMessage和SyncBarrier

顧名思義，SyncBarrier表示同步柵欄（也叫作障礙消息），用于阻塞SyncMessage，優先執行AsyncMessage。該機制大大提升了MessageQueue的操作靈活性。

在進一步了解這兩個概念之前，需要先了解MessageQueue插入消息的機制，MessageQueue的enqueueMessage源碼如下（省略了喚醒隊列的相關代碼）：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { synchronized (this) { msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages; if (p == null || when == 0 || when < p.when) { // New head. msg.next = p; mMessages = msg; } else { // Inserted within the middle of the queue. Message prev; for (;;) { prev = p; p = p.next; if (p == null || when < p.when) { break; } } msg.next = p; // invariant: p == prev.next prev.next = msg; } return true;}

從上述源碼可知，消息按照調用時機（when）有序排列，當when等于0時，直接將消息插在隊頭；當when等于隊列中消息的when時，將消息插在這些消息的后方。

假設這樣一個場景：我們有一個非常緊急的任務，希望能夠優先執行，該如何處理？

很簡單，發送一個when為0的消息，它將自動被插到列表的頭部。Handler中也提供了現成的接口：

public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r){ return sendMessageAtFrontOfQueue(getPostMessage(r));}public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg) {return enqueueMessage(queue, msg, 0);}

將場景升級一下：我們有一個任務A，其他所有任務都依賴于A，若A未執行，則其他所有任務都不允許執行。

A插入隊列的時間和執行時間都是不確定的，在此之前，所有任務都不允許執行。按照當前的機制無法實現該需求，此時SyncBarrier和AsyncMessage就派上了用場，實現流程如下：

調用MessageQueue.postSyncBarrier將SyncBarrier插入隊列：SyncBarrier本質上是一個target為空的消息，插入邏輯和普通消息一致，也是按照when確定插入位置。SyncBarrier的when固定是SystemClock.uptimeMillis()，因此將其插入到隊列的中間（SyncBarrier前面可能會有一些無時延的消息，后面可能會有帶時延的消息）。 插入SyncBarrier后，輪詢消息直至SyncBarrier排到隊列頭節點，此時使用next方法查詢消息將自動過濾同步消息，只執行異步消息。源碼如下所示：

// mMessages表示隊首消息Message msg = mMessages;if (msg != null && msg.target == null) { // Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue. do {prevMsg = msg;msg = msg.next; } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());} 插入任務A（將A定義為AsyncMessage），由于SyncBarrier的存在，A將優先被執行（不排除A有時延，此時隊列將進入阻塞狀態，即便隊列里可能存在無時延的同步消息）。 只要SyncBarrier放在隊首，同步消息將一直被阻塞，消息隊列只能輸出AsyncMessage。當任務A執行完畢后，需要調用removeSyncBarrier手動將SyncBarrier移除。

Handler提供了接口讓我們插入AsyncMessage，即構造器中的asyc參數。當async為true時，所有通過Handler傳遞的消息均會被定義為AsyncMessage（前提是要和SyncBarrier配合使用，不然AsyncMessage沒有效果）。

再重新思考SyncBarrier和AsyncMessage機制的應用場景，本質上就是為了阻塞從Barrier消息到AsyncMessage消息之間的同步消息的執行。

在Android源碼中，布局的繪制就使用了這種機制。在ViewRootImpl的scheduleTraversals方法中，會事先往主線程的消息隊列設置Barrier，再去提交AsyncMessage，阻塞在此期間的所有同步消息。源碼如下：

void scheduleTraversals() {if (!mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = true;// 設置Barrier mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();// 該方法最終會提交一個AsyncMessage mChoreographer.postCallback( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); if (!mUnbufferedInputDispatch) {scheduleConsumeBatchedInput(); } notifyRendererOfFramePending(); pokeDrawLockIfNeeded();}}

Tips：關于Barrier的概念在Java并發中多有涉及，比如CountDownLatch、CyclicBarrier等。詳情請查看《Thinking in Java》21.7章節。

阻塞和喚醒機制

阻塞和喚醒機制是MessageQueue的精髓，極大降低了Loop輪詢的頻率，減少性能開銷。

在IdleHandler章節已經提及MessageQueue阻塞的時機：

消息隊列沒有消息。隊首消息的執行時間大于當前時間。next方法的源碼如下：

Message next() { int nextPollTimeoutMillis = 0; for (;;) {if (nextPollTimeoutMillis != 0) { Binder.flushPendingCommands();}// 關鍵方法，將線程阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒，若nextPollTimeoutMillis為-1，線程將一直處于阻塞狀態。nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);synchronized (this) { // Ignore SyncBarrier code final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; if (msg != null) {if (now < msg.when) { // Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready. nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);} else { // Got a message. mBlocked = false; if (prevMsg != null) {prevMsg.next = msg.next; } else {mMessages = msg.next; } msg.next = null; msg.markInUse(); return msg;} } else {// No more messages.nextPollTimeoutMillis = -1; } // Ignore IdleHandler code if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {// No idle handlers to run. Loop and wait some more.mBlocked = true;continue; }} }}

插入消息時喚醒MessageQueue的時機（假設隊列處于阻塞狀態）：

隊首插入一條SyncMessage。 隊首是一個柵欄，且插入一條離柵欄最近的AsyncMessage。

enqueueMessage方法的源碼如下：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {synchronized (this) { 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.nextprev.next = msg; } // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false. if (needWake) { // 關鍵方法，用于喚醒隊列線程nativeWake(mPtr); }}return true;}

喚醒的第二種時機特意強調了插入離Barrier最近的AsyncMessage。對于如下的阻塞情況，插入AsyncMessage時不需要將其喚醒：

Handler內存泄漏分析

了解了Handler的內部原理后，再來分析由Handler引起的內存泄露問題：

當定義了一個非靜態的Handler內部類時，內部類會隱式持有外圍類的引用。 Handler執行sendMessageAtTime方法時，Message的target參數會持有Handler對象。 當Message沒有被執行時（比如now<when），若退出了Activity，此時Message依然持有Handler對象，而Handler持有Activity的對象，導致內存泄露。

解決方案：

將Handler定義為靜態內部類。 退出Activity時清空MessageQueue中對應的Message。

以上就是詳解Android Handler的使用的詳細內容，更多關于Android Handler的資料請關注好吧啦網其它相關文章！