最近面试比较多,Handler是Android面试最多最重要的知识点之一,这篇文章就来深入分析了解Handler的运行机制,实现Handler的最佳使用。
1.概述
定义:主要接受子线程发送的数据, 并用此数据配合主线程更新UI。
提到Handler,我们不得不了解几个关键的概念:
- Handler
- Looper
- MessageQueue
- Message
简单概括:Looper负责的就是创建一个MessageQueue,然后进入一个无限循环体不断从该MessageQueue中读取Message;Handler负责发送消息对象到消息队列,然后处理Looper读取出的消息对象。
2.Handler的常规使用
接下来,我们就从最基本的一个Handler的用法中去深入分析其原理。
public class HandlerTestActivity extends AppCompatActivity {
private Handler mHandler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what){
case 1:
Toast.makeText(HandlerTestActivity.this,msg.obj.toString(),Toast.LENGTH_SHORT).show();
break;
}
}
};
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_handler_test);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10000);
mHandler.obtainMessage(1,"Hello")
.sendToTarget();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
上面代码很简单,但是完全可以展现Handler的使用方式,Handler在子线程中将消息发送到主线程中。
3.源码分析
我们都知道异步消息处理是通过Handler、Looper、MessageQueue、Message结合实现的,那么究竟是如何实现的,我们一步步通过源码来分析具体的原理。
首先明确几个概念:
1. 一个线程只允许有一个Looper对象;
2. MessageQueue是由Looper创建的;
3. Message是由Handler创建的。
以上几个问题,我们会在下面的分析中一一进行验证。
首先,我们都知道Android系统有一个主线程,几乎所有的UI操作都放在主线程中执行。在Android主线程中,系统维护了一个Looper对象,因此,我们几乎不用去关心Looper的初始化。那么这个主线程的Looper究竟是在哪里初始化的呢?
我们知道所有的Activity都是继承自Android系统的Activity基类,Activity中有一个ActivityThread实例,也就是我们常说的主线程。
在ActivityThread中,系统初始化了一个Looper对象。
public static void main(String[] args) {
***
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
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");
}
第7行Looper.prepareMainLooper()创建了Looper对象
第23行Looper.loop()开始无限循环消息队列。
知道了主线程在何时创建的Looper后,我们来深入分析Looper里面究竟做了什么操作。
Looper源码
Looper里面关键的方法:
1. prepare()方法
2. loop()方法
我们在上面已经知道主线程中是通过Looper.prepareMainLooper()方法实例化的Looper对象。
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
第二行可以看到上面提到的prepare()方法,
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));
}
sThreadLocal是一个ThreadLocal对象,可以在一个线程中存储变量。可以看到,在第5行,将一个Looper的实例放入了ThreadLocal,并且2-4行判断了sThreadLocal是否为null,否则抛出异常。这也就说明了Looper.prepare()方法不能被调用两次,同时也保证了一个线程中只有一个Looper实例。
Only one Looper may be created per thread这个异常可能有些人遇到过。
ThreadLocal实例化了一个Looper,那么我们来看下Looper的构造方法:
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
构造方法中创建了一个MessageQueue对象,这也验证了我们上面总结的Looper中创建消息队列。
接下来我们看主线程中的Looper.loop()方法里面做了哪些操作:
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
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
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();
}
}
第2行拿到Looper对象
接着第6行拿到了MessageQueue对象,然后无限循环遍历消息队列,当遍历到消息对象的时候通过msg.target.dispatchMessage(msg)方法,将消息交给Message的target的dispatchMessage方法去处理。Msg的target其实就是handler对象,下面会进行分析。
Handler源码
接下来我们看Handler初始化的时候做了哪些操作:
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;
}
11行通过Looper.myLooper()获取了当前线程保存的Looper实例;
16行又获取了这个Looper实例中保存的MessageQueue;
这样就保证了handler的实例与我们Looper实例中MessageQueue关联上了。
然后我们看Handler的sendMessage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);
}
其实enqueueMessage方法才是我们关注的:
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
enqueueMessage中首先为meg.target赋值为this,查看Message的源码可以看到,其实这个target就是一个Handler对象,也就是把当前的handler作为msg的target属性。最终会调用queue的enqueueMessage的方法,也就是说handler发出的消息,最终会保存到消息队列中去。
现在已经清楚,线程中的Looper会调用prepare()和loop()方法,在当前线程中保存一个Looper实例,这个实例会保存一个MessageQueue消息队列,并且无限循环从消息队列中读取Handler发来的消息。然后通过Handler中的dispathMessage方法处理消息对象,接下来看看这个方法:
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
这里handleMessage方法是我们在创建Handler时候实现的方法,系统的该方法是一个空方法,交给我们实现。
到此为止,Handler的分析也结束了。整体流程大概是:
- 首先线程中保存一个Looper实例,Looper中保存一个消息队列;因为Looper.prepare()在一个线程中只调用一次,所以一个线程中只会有一个Looper;
- Looper.loop()方法会让当前线程进入一个无限循环,不断从MessageQueue中读取消息对象,然后通过Message的target(是一个Handler)的dispatchMessage(msg)方法处理消息;
- Handler的构造方法中会得到当前线程的Looper对线,根据Looper对象在得到MessageQueue消息队列;
- Handler的sendMessage方法将该handler赋值给msg的target属性,然后加入消息队列;
- 我们重写handleMessage方法,也就是msg.target.dispatchMessage(msg)最终调用的方法。
Handler的最佳实践
通常我们使用Handler的时候是这样的:
private Handler mHandler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
但是细心的你可能会发现,这样使用handler时,我们往往会得到如下警告:
⚠ In Android, Handler classes should be static or leaks might occur.
系统建议我们使用静态方式,否则它却会造成严重的内存泄漏问题。简单概括内存泄漏的根本原因:
只要有未处理的消息,那么消息会引用handler,非静态的handler又会引用外部类,即Activity,导致Activity无法被回收,造成泄漏;
为了解决遇到的问题,我们要明确一点:
静态内部类不会持有对外部类的引用。所以,我们可以把handler类放在单独的类文件中,或者使用静态内部类便可以避免泄漏。
另外,如果想要在handler内部去调用所在的外部类Activity,那么可以在handler内部使用弱引用的方式指向所在Activity,这样统一不会导致内存泄漏。
public class MyActivity extends Activity{
private final MyHandler mHandler = new MyHandler(this);
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
mHandler.postDelayed(sRunnable, 1000 * 60 * 10);
finish();
}
/**
* 静态类
*/
private static final Runnable sRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
//// TODO: 2017-09-28
}
};
/**
* 静态内部类
*/
private static class MyHandler extends Handler {
private final WeakReference<MyActivity> mActivity;
public MyHandler(MyActivity activity) {
mActivity = new WeakReference<MyActivity>(activity);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
MyActivity activity = mActivity.get();
if (activity != null) {
// ...
}
}
}
}
上面Handler的使用方式可以很好的避免内存泄漏的问题。对于匿名类Runnable,同样将其设置为静态类。因为静态的匿名类不会持有对外部类的引用。
虽然静态类与非静态类之间的区别并不大,但是对于Android开发者而言却是必须理解的。至少我们要清楚,如果一个内部类实例的生命周期比Activity更长,那么我们千万不要使用非静态的内部类。最好的做法是,使用静态内部类,然后在该类里使用弱引用来指向所在的Activity。
相信仔细看过后,我们会对Handler有一个深入的了解,对Android异步消息处理的机制有一个整体的认知。
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