问题:Handler 实现机制(很多细节需要关注:如线程如何建立和退出消息循环等等)
问题:关于 Handler,在任何地方 new Handler 都是什么线程下?
问题:Handler 发消息给子线程,looper 怎么启动?
问题:在子线程中创建 Handler 报错是为什么?
问题:如何在子线程创建 Looper?
问题:为什么通过 Handler 能实现线程的切换?
参考:
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Handler 机制
:Handler 机制中有 4 个主要的对象:Handler、Message、MessageQueue 和 Looper.- Handler 负责消息的发送和处理;
- Message 是消息对象,是
链表
(不是队列!)的一个结点。Message 的布局变量保存了 Handler,处理消息时就是从 Message 上获取 Handler,并调用它的dispatchMessage()
,并进一步回调handleMessage()
方法执行我们的逻辑。 - MessageQueue 是消息队列,用于存放消息对象的数据结构;
- Looper 是消息队列的处理者,用于轮询消息队列,使用 MessageQueue 取出 Message。
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线程的问题
:- 当我们在某个线程当中调用
new Handler()
的时候会使用当前线程的 Looper 创建 Handler. 当前线程的 Looper 存在于线程局部变量 ThreadLocal 中。 - 在使用 Handler 之前我们需要先调用
Looper.prepare()
方法实例化当前线程的 Looper,并将其放置到当前线程的线程局部变量中。 - 一个线程的 Looper 只会被创建一次,之后会先从 ThreadLocal 中获取再使用。
- 调用
Looper.prepare()
时会调用 Looper 的构造方法,并在构造方法中初始化 MessageQueue. - 当我们调用
Looper.loop()
时开启消息循环。 - 主线程的 Looper 在 ActivityThread 的静态
main()
方法中被创建。主线程的 Looper 跟其他线程有所区别,主线程的 Looper 不能停止。我们可以使用Looper.getMainLooper()
方法来获取主线程的 Looper,并使用它来创建 Handler.
所以,在非主线程中使用 Handler 的标准是:
- 当我们在某个线程当中调用
Looper.prepare(); // 内部会调用 Looper 的 new 方法实例化 Looper 并将其放进 TL
new Handler().post(() -> /* do something */);
Looper.loop();
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在 Looper 的 loop() 中开启无限循环为什么不会导致主线程 ANR 呢?
这是因为 Android 系统本身就是基于消息机制的,而 Looper 的 循环就是来处理这些消息的。造成卡顿和 ANR 是因为某个消息阻塞了 Looper 循环,导致界面消息得不到处理,而不是 Looper 循环本身。并且如果 Looper 中没有消息需要处理,循环将会结束,线程也就关闭了。 -
Handler 内存泄漏及解决办法
:如果 Handler 不是静态内部类,Handler 会持有 Activity 的匿名引用。当 Activity 要被回收时,因为 Handler 在做耗时操作没有被释放,Handler Activity 的引用不能被释放导致 Activity 没有被回收停留在内存中造成内存泄露。 解决方法是:- 将 Handler 设为静态内部类,如果需要的话,使用弱引用引用外部的 Activity;
- 在 Activity 生命周期
onDestroy()
中调用Handler.removeCallbacks()
方法。
问题:Handler.post() 的逻辑在哪个线程执行的,是由 Looper 所在线程还是 Handler 所在线程决定的?
问题:Handler 的 post()/send() 的原理?
问题:Handler 的 post() 和 postDelayed() 方法的异同?
post()
方法所在的线程由 Looper 所在线程决定的;最终逻辑是在 Looper.loop()
方法中,从 MQ 中拿出 Message,并且执行其逻辑。这是在 Looper 中执行的。因此由 Looper 所在线程决定。
不论你调用 send()
类型的方法还是 post()
类型的方法,最终都会调用到 sendMessageAtTime()
方法。post()
和 postDelay()
的区别在于,前者使用当前时间,后者使用当前时间+delay 的时间来决定消息触发的时间。最终方法的参数都将被包装成一个 Message 对象加入到 Handler 对应的 Looper 的 MQ 中被执行。
问题:Looper 和 Handler 一定要处于一个线程吗?子线程中可以用 MainLooper 去创建 Handler吗?
Looper 和 Handler 不需要再一个线程中,默认的情况下会从 TL 中取当前线程对应的 Looper,但我们可以通过显式地指定一个 Looper 的方式来创建 Handler. 比如,当我们想要在子线程中发送消息到主线程中,那么我们可以
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
问题:Handler.post() 方法发送的是同步消息吗?可以发送异步消息吗?
用户层面发送的都是同步消息,不能发送异步消息;异步消息只能由系统发送。
问题:MessageQueue.next() 会因为发现了延迟消息,而进行阻塞。那么为什么后面加入的非延迟消息没有被阻塞呢?
问题:MessageQueue.enqueueMessage() 方法的原理,如何进行线程同步的?
问题:MessageQueue.next() 方法内部的原理?
问题:next() 是如何处理一般消息的?
问题:next() 是如何处理同步屏障的?
问题:next() 是如何处理延迟消息的?
- 创建 Looper 时会同时创建一个 MQ,而 MQ 同时又会调用
nativeInit()
方法在 Native 层实例化一个 MQ 和 Looper,并返回 Native 的 MQ 对象的指针. - Java 层的 Looper 和 Native 层的 Looper 之间使用 epoll 进行通信。
- 当调用 Looper 的
loop()
方法的时候会启动一个 for 循环来对消息进行处理。它调用 MQ 的next()
方法尝试获取消息,这个方法也是一个 for 循环,它调用nativePollOnce()
向管道写入一个消息,并等待返回,如果没有消息这里就会阻塞。当拿到了返回结果之后,这里继续向下进行处理,从 Message 中读取消息并进行处理。 - 在线程安全方面,当从
nativePollOnce()
中返回之后,使用sychronized(this)
对 MQ 进行加锁来保证线程安全。 - 当使用 Handler 向 MQ 中添加消息时,会根据消息触发时间决定它在链表中的位置,时间早的位于链表的头结点。然后,如果此时 MQ 处于阻塞状态,那么就会调用
nativeWake()
方法向管道中写入消息,这样 MQ 就从nativePollOnce()
中返回了。 同步屏障
用来立即推迟所有将要执行的同步消息,知道释放同步屏障。使用postSyncBarrier()
进行同步屏障,使用removeSyncBarrier()
结束同步屏障。前者会返回一个 token,然后我们将其传入到removeSyncBarrier()
中结束当前的同步屏障。进行内存屏障的时候会创建一个立即执行的消息,并将其添加到 MQ 中。当尝试获取消息的时候就可能会在nativePollOnce()
阻塞。释放同步屏障的时候会从链表中找到这个结点,并可能调用nativeWake()
方法。对于同步类型的消息,即使发生了同步屏障,它也会被正常执行。- 同步屏障的使用案例:ViewRootImpl 中,
scheduleTraversals()
方法在遍历 View 树之前会进行同步屏障。(猜测是用来暂停非 UI 绘制的消息,UI 绘制完毕之后再恢复执行。)
问题:Handler 的 dispatchMessage() 分发消息的处理流程?
问题:Handler 为什么要有 Callback 的构造方法?
使用 Handler 的时候我们会覆写 Handler 的 handleMessage()
方法。当我们调用该 Handler 的 send()
或者 post()
发送一个消息的时候,发送的信息会被包装成 Message,并且将该 Message 的 target 指向当前 Handler,这个消息会被放进 Looper 的 MQ 中。然后在 Looper 的循环中,取出这个 Message,并调用它的 target Handler,也就是我们定义的 Handler 的 dispatchMessage()
方法处理消息,此时会调用到 Handler 的 handleMessage()
方法处理消息,并回调 Callback.
当 Handler 在消息队列中被执行的时候会直接调用 Handler 的 dispatchMessage()
方法回调 Callback.
问题:Looper 的两个退出方法?
问题:quit() 和 quitSafely() 有什么区别
问题:子线程中创建了 Looper,在使用完毕后,终止消息循环的方法?
问题:quit() 和 quitSafely() 的本质是什么?
public void quit() {
mQueue.quit(false);
}
public void quitSafely() {
mQueue.quit(true);
}
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
synchronized (this) {
if (mQuitting) return;
mQuitting = true;
if (safe) removeAllFutureMessagesLocked(); // 把所有延迟消息清除
else removeAllMessagesLocked(); // 直接把消息队列里面的消息清空
nativeWake(mPtr); // 唤醒
}
}
public static void loop() {
// ...
for (;;) {
Message msg = queue.next();
if (msg == null) { // 得到了 null 就返回了
return;
}
// ...
}
}
// MQ:
Message next() {
// ...
for (;;) {
// ...
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// ... 这里就返回了 null
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// ...
}
}
}
quit()
和 quitSafely()
的本质就是让消息队列的 next()
返回 null,以此来退出 Looper.loop()
。
quit()
调用后直接终止 Looper,不在处理任何 Message,所有尝试把 Message 放进消息队列的操作都会失败,比如 Handler.sendMessage()
会返回 false,但是存在不安全性,因为有可能有 Message 还在消息队列中没来的及处理就终止 Looper 了。
quitSafely()
调用后会在所有消息都处理后再终止 Looper,所有尝试把 Message 放进消息队列的操作也都会失败。
问题:Looper.loop() 在什么情况下会退出?
next()
方法返回的 msg == null;- 线程意外终止。
问题:Looper.loop() 的源码流程?
- 获取到 Looper 和消息队列;
- for 无限循环,阻塞于消息队列的
next()
方法; - 取出消息后调用
msg.target.dispatchMessage(msg)
进行消息分发。
问题:Looper.loop() 方法执行时,如果内部的 myLooper() 获取不到Looper会出现什么结果?
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
// ...
}
问题:Android 如何保证一个线程最多只能有一个 Looper?如何保证只有一个 MessageQueue
通过保证只有一个 Looper 来保证只有以一个 MQ. 在一个线程中使用 Handler 之前需要使用 Looper.prepare()
创建 Looper,它会从 TL 中获取,如果发现 TL 中已经存在 Looper,就抛异常。
问题:Handler 消息机制中,一个 Looper 是如何区分多个 Handler 的?
根据消息的分发机制,Looper 不会区分 Handler,每个 Handler 会被添加到 Message 的 target 字段上面,Looper 通过调用 Message.target.handleMessage()
来让 Handler 处理消息。