Android消息机制（未完待续~~）

最新推荐文章于 2023-12-27 14:50:38 发布

xiaowanzi1020

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分类专栏： Android基础知识

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本文详细介绍了Android消息机制，涵盖Handler的用法、源码解析、内存泄漏解决方案、HandlerThread的应用以及消息同步屏障等。通过实例分析了内存泄漏的原因及防止方法，并探讨了多线程Handler在实际开发中的应用。此外，还涉及了面试中常见的Handler相关问题。

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一、消息机制介绍

首先，要了解消息机制中的四个概念；
A Handler：负责消息的发送与消息的处理
B MessageQueue：用来存放消息
C Looper：轮询消息队列，负责取消息
D ThreadLocal：保证每个线程都有自己的消息轮询器Looper

1.1 Handler的用法：因发送消息到消息队列的方式不同而不同

Handler.sendMessage（）—内部类/匿名Handler子类
Handler.post（）——更新的UI操作可直接在重写的run（）中定义

以上两种方式本质没有区别，都是向messageQueue中加入了消息，只是回调方式的不同，post runnable 回调是回到run方法中,send 最终会调用到handlerMessage

二、 Handler源码工作流程——生产者消费者设计模式（参考资料）

如何实现线程间跨越？
2.1 使用流程
handler.sendMessage==>handler.handlerMessage()期间做了什么？

不管是sendMessage还是sendEmptyMessage或post都会走到handler.sendMessageAtTime==》handler.enqueueMessage
MessageQueue.enqueueMessage将消息保存在消息队列中(消息队列/消息队列插入)
通过Looper.loop中MessageQueue.next()函数取消息队列中的消息
再调用handler.dispatch()最后走handler.handlerMessage()

2.2 Message

Message通过new或者obtain获取，最好通过obtain，可检查是否有可复用的Message，避免过多创建销毁Message对象达到优化内存和性能的目的（不停创建Message会导致崩溃）；
Message实现内存共享，内存不分线程,
Message如何实现主线程与子线程内存共享：子线程中发送消息，主线程中处理消息
Message 享元设计模式：实现内存复用

2.3 MessageQueue：单链表实现的优先级队列（根据时间排序）
消息管理中保证线程安全的两个函数：
enqueueMessage 消息入库
synchronized锁是个内置锁，对所有调用同一个MessageQueue对象的线程来说都是互斥的，一个线程是对应着一个唯一的Looper对象，而Looper中又只有一个唯一的MessageQueue，所以主线程中只有一个MessageQueue对象，也就是说，所有的子线程向主线程发送消息的时候，主线程一次都只会处理一个消息，其他的都需要等待，那么这个时候消息队列就不会出现混乱

next 消息出库
在next里面加锁，因为，这样由于synchronized（this）作用范围是所有 this正在访问的代码块都会有保护作用，也就是它可以保证 next函数和 enqueueMessage函数能够实现互斥。这样才能真正的保证多
线程访问的时候messagequeue的有序进行

MessageQueue属于哪个线程？
==》跟随着Looper创建，是一个容器，不属于任何线程

2.4 Looper源码
构造函数——私有构造函数，通过Looper.prepare来初始化
==》ThreadLocal: 线程上下文存储变量（ThreadLocalMap）
==》prepare初始化时有判空处理，故一个线程只有一个Looper，且不可修改

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));
 }

loop方法

ActivityThread的main函数中
Looper.prepareMainLooper();
…
Looper.loop()；其中有个for死循环
说明所有代码都是在Handler上运行的，通过消息的机制将信息发出

若要死循环停止，从代码来看需要获取一个空的message，什么情况下会出现呢？
==》应用退出
==》

三、内存泄漏情况 + 解决方案（参考实例）

在Java中，非静态内部类 & 匿名内部类都默认持有外部类的引用

在Handler消息队列还有未处理的消息 / 正在处理消息时，消息队列中的Message持有Handler实例的引用

由于Handler = 非静态内部类 / 匿名内部类（2种使用方式），故又默认持有外部类的引用

垃圾回收器（GC）无法回收MainActivity，从而造成内存泄漏

解决方案分析：
造成内存泄露的原因有2个关键条件：
存在“未被处理 / 正处理的消息 -> Handler实例 -> 外部类” 的引用关系
Handler的生命周期 > 外部类的生命周期

只要使之以上条件不满足即可（推荐静态内部类 + 弱引用的方式）：
静态内部类不默认持有外部类的引用，从而使得 “未被处理 / 正处理的消息 -> Handler实例 -> 外部类” 的引用关系的引用关系不复存在。
==》将Handler的子类设置成静态内部类
==》使用WeakReference弱引用持有Activity实例

亦可当外部类结束生命周期时，清空Handler内消息队列
不仅使得 “未被处理 / 正处理的消息 -> Handler实例 -> 外部类” 的引用关系不复存在，同时使得 Handler的生命周期（即消息存在的时期）与外部类的生命周期同步

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
    // 外部类Activity生命周期结束时，同时清空消息队列 & 结束Handler生命周期
}

四、 HandlerThread(参考实例)

子线程中创建子线程------Looper
主线程发送子线程的消息------不行

子线程中创建自己的looper——HandlerThread
==》线程安全
==》封装获取looper
所以引入HandlerThread------方便使用/保证线程安全

五、消息机制同步屏障——架构思维（类比车辆让救护车的优先处理）

MessageQueue中的next() 对应sychronized的第一个判断中msg.target == null 条件是指轮询执行同步消息直到找到一个异步消息为止？

 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());
 }

同步消息--------MessageQueue.postSyncBarrier(),立刻执行
异步消息------一般的都是异步消息

六、应用场景——多线程Handler的应用

1.6.1 IntentService——子线程按顺序执行
==>onStart生命周期发送消息
==》ServiceHandler-----onHandleIntent
==>stopSelf——处理完Service自动停止，实现内存释放，不会导致内存问题

1.6.2 Fragment生命周期管理
attachFragment
commit
destachFragment

1.6.3 Glide生命周期管理
==》Glide.with(context).from().to()
context不能用fragment.getApplicationContext,因为生命周期会一直执行，而用fragment则会更具fragment的生命周期加载，节省内存
==》多次判空问题

七、面试题

1、一个线程有几个Handler
==》n个，可随时创建

2、一个线程有几个Looper，如何保证
==》1个，prepare中有添加判断

3、Handler什么情况下有内存泄漏？而其他内部类没有此现象
==》内部类持有外部类对象，当内部类持有外部类引用为被释放时------static
==》生命周期问题

4、为何主线程可 new Handler ,若想在子线程 new Handler要如何操作？
==》因为ActivityThread中有prepareMainLooper
==》子线程必须有prepare再looper

5、子线程中维护的Looper，消息队列无消息时的处理方案？有什么作用？
==》Looper.quit() ：唤醒+
----- Message处理是生产者消费者设计模式
------ 没有阻塞设置，可以一直存Message，因系统也用，若设上限会导致系统卡机
---- 消息睡眠和唤醒机制 nativeWake()
==》next中msg == null时返回null
==》nativePollOnce message不到时间自动唤醒 + messageQueue为空无限等待

6、可存在多个Handler向MessageQueue中添加数据，但如何保证线程安全？
==》锁 enqueueMessage中有synchronized 内置锁
next()

7、Looper在主线程中死循环为什么没有导致界面的卡死？（参考资料）

导致卡死的是在Ui线程中执行耗时操作导致界面出现掉帧，甚至ANR，Looper.loop()这个操作本身不会导致这个情况。
有人可能会说，我在点击事件中设置死循环会导致界面卡死，同样都是死循环，不都一样的吗？Looper会在没有消息的时候阻塞当前线程，释放CPU资源，等到有消息到来的时候，再唤醒主线程。
App进程中是需要死循环的，如果循环结束的话，App进程就结束了。