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Handler系列：[Android体系课--Handler—按方法进行源码解析]
[Android体系课--Handler-Handler面试题]
Handler源码解析
1.构造函数
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;1.传入的当前线程的looper对象
mQueue = looper.mQueue;2.传入的当前线程的looper对象的MessageQueue
mCallback = callback;3.传入的Handler.CallBack对象，在处理的时候会判断该对象是否存在还有返回值是否为true
mAsynchronous = async;
}
总结：
1.哪个线程执行消息处理请求，是根据传入的looper来确认。
2.获取Message
Handler.obtainMessage
Message.obtain(this, what){
Message m = obtain();分析1：
m.target = h;
m.what = what;
return m;
}
分析1：
public static Message obtain() {
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
sPool指向消息池的头节点，如果不为空进入
Message m = sPool; 使用一个临时变量m=sPool
sPool = m.next; 让sPool指向m的next
m.next = null; 打断m到sPool的指针，这样sPool还是指向链表的头结点，只是这个节点是之前sPool的next节点
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--消息池链表大小减1
return m; 返回之前从消息池中取出的头结点，
}
}
return new Message();如果消息池没有消息，则创建消息
}
总结：Handler.obtainMessage方法可以从Message的消息池中获取消息，取出的是消息池的头结点消息，如果没有消息则创建消息，这个方法可以避免不必要的消息创建，重用消息池的消息，减少内存开销
3.发送sendMessage
sendMessageDelayed(msg, 0);
sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);延迟时间加上系统时间组成when
MessageQueue queue = mQueue;这个mQueue是在Handler构造函数中赋值
enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
msg.target = this;将当前Handler赋值给msg.target
if (mAsynchronous) {
如果是异步消息，则设置msg的异步标志
msg.setAsynchronous(true);
}
queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis){
调用MessageQueue的enqueueMessage方法
if (msg.target == null) {
判断handler是否为空
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
判断msg是否被使用
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
判断是否调用了退出
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();设置msg为使用状态，防止msg被重复使用
msg.when = when;设置msg的延迟时间
Message p = mMessages;获取消息池的头节点赋值给临时变量p
boolean needWake; 是否唤醒looper的next
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
消息池为空或者延迟时间为0或者延迟时间小余头节点的延迟时间，则将其插入消息池的头节点
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; mBlocked是在消息处理next中赋值，如果有消息正在处理则mBlocked=false，如果空闲状态则mBlocked=true，即需要唤醒
} 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();如果是空闲状态且p.target == null和msg是异步消息，则需要唤醒
Message prev;
for (;;) {
遍历链表取出当前msg延迟时间小余其延迟时间的msg
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next 将msg插入p的前面
prev.next = msg;将msg插入prev后面，即插入prev和p的中间
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
如果需要唤醒，则调用nativeWake唤醒next方法中的nativePoolOnce
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
总结：
1.消息插入机制：插入消息的顺序是延迟时间最小的放在消息池的头部
2.消息唤醒时机：
2.1：如果当前消息插入的是头节点，则判断消息处理是不是空闲状态，如果是空闲则唤醒
2.2：如果消息出入中间节点，则首先判断是不是空闲状态还有`p.target == null`和`msg`是异步消息，这三个条件都成立都可以把needWake置为true，
之后还要判断当前消息是不是最早的异步消息，如果不是最早的，则needWake 置为 false即不需要唤醒，如果是最早的异步消息，则直接唤醒消息处理循环
4.消息获取过程：
Looper的loop方法：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();获取当前线程的looper对象
final MessageQueue queue = me.mQueue;获取MessageQueue对象
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block获取msg
if (msg == null) {
没有消息的时候则退出循环，即主线程退出，应用退出
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);处理msg
}
msg.recycleUnchecked();回收msg
}
}
void recycleUnchecked() {
回收消息，并将消息放到消息池中前提是消息池没有满
// Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
// Clear out all other details.
flags = FLAG_IN_USE;
what = 0;
arg1 = 0;
arg2 = 0;
obj = null;
replyTo = null;
sendingUid = -1;
when = 0;
target = null;
callback = null;
data = null;
synchronized (sPoolSync) {
if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
next = sPool;
sPool = this;
sPoolSize++;
}
}
}
MessageQueue.java:
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
在这里休眠，如果有消息并唤醒
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
同步屏障消息的msg.target == null，循环遍历取出第一个异步消息处理
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
msg不为空
if (now < msg.when) {
当前时间小余msg的延迟时间，则等待：msg.when - now
// 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 {
当前时间大于取出的msg的延迟时间
// Got a message.
mBlocked = false;将mBlocked空闲时间置为false
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;取出msg后，将msg的next节点置为头节点
}
msg.next = null;打断msg到msg next的链表链接
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();将msg的使用标志置为true
return msg;返回msg
}
} else {
msg为空表示没有消息需要处理
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
当调用了退出方法则返回null给上层
dispose();内部调用nativeDestroy(mPtr);
return null;
}
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
下面这些信息是处理对于设置了空闲消息处理任务的流程，这个可以用来提高Ui性能，即将主线程空闲状态来处理一些其他事情，充分利用资源
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true; 如果没有任何空闲状态事情处理后，将mBlocked置为true，表示是真正空闲状态，无任何处理事务包括空闲事务，这个值在消息插入的时候对是否唤醒消息处理有关系
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
总结：
消息取出过程：
首先判断消息头是否是一个同步屏障消息msg.traget=null，
如果是取出链表中第一个异步消息进行处理，如果不是则直接取出消息池中第一个消息。
如果没有任何消息需要处理，则判断是否有空闲任务需要处理ideHandler，有就去处理空闲任务，没有就将最终空闲状态置为true
5.消息处理：
Looper.loop方法中：
msg.target.dispatchMessage(msg);msg.target =Handler
Handler.dispatchMessage(msg){
if (msg.callback != null) {
如果msg在创建过程中msg.callback不为null，则直接调用handleCallback(msg)---> message.callback.run();
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
如果Handler在创建的时候传入的Handler.CallBack不为空则调用CallBack的handleMessage方法
return;如果返回值为true则不会回调Handler的handleMessage，这里可以做一个消息拦截的处理
}
}
handleMessage(msg);调用Handler的handleMessage
}
}
6.消息循环处理退出：调用Looper的quit方法
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
return;
}
mQuitting = true;将mQuitting标志置为true
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked();待处理消息执行完再清理
} else {
removeAllMessagesLocked();直接清理，可能会有内存泄露风险
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
nativeWake(mPtr);唤醒消息处理线程
}
}
7.View的绘制流程中：View绘制会走到scheduleTraversals中
/**
*：ViewRootImpl.scheduleTraversals()
*/
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();分析1
// 通过mHandler.post（）发送一个runnable，在run()方法中去处理绘制流程
// 与ActivityThread的Handler消息传递机制相似
// ->>分析7
mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);分析2
}
}
final class TraversalRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
doTraversal();
}
}
void doTraversal() {
if (mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = false;
mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);分析3
if (mProfile) {
Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
}
performTraversals();
if (mProfile) {
Debug.stopMethodTracing();
mProfile = false;
}
}
}
分析1：MessageQueue->postSyncBarrier
private int postSyncBarrier(long when) {
// Enqueue a new sync barrier token.
// We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it.
synchronized (this) {
final int token = mNextBarrierToken++;
final Message msg = Message.obtain();去Message的消息池中获取中获取msg
msg.markInUse();设置inuse
msg.when = when;设置延迟时间
msg.arg1 = token;设置token
Message prev = null;
Message p = mMessages;
if (when != 0) {
这个判断内部其实是消息链表mMessages中取出延迟时间比当前msg的延迟时间更大的msg，
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
}
if (prev != null) {
// 这里面其实是把msg插入消息链表mMessages中
msg.next = p;
prev.next = msg;
} else {
msg.next = p;
mMessages = msg;
}
return token;返回msg的token
}
}
总结：
postSyncBarrier的作用是去消息池中获取一个msg，设置了msg.arg1 = token是同步屏障消息的token值，且msg.target= null;并将这个msg放入到消息池mMessages中,下次处理线程被唤醒时会判断消息池的第一个msg的target是不是空，并去后面取第一个异步任务，这个异步任务其实是一个view的绘制流程。同步屏障实现了view优先绘制
分析2：mChoreographer.postCallback
postCallbackDelayed(callbackType, action, token, 0);
postCallbackDelayedInternal(callbackType, action, token, delayMillis);{
synchronized (mLock) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
final long dueTime = now + delayMillis;
mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);
if (dueTime <= now) {
scheduleFrameLocked(now);//分析8
} else {
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);获取一个msg
msg.arg1 = callbackType;设置arg1参数类型
msg.setAsynchronous(true);设置为异步消息
mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);发送消息
}
}
分析8：scheduleFrameLocked(now);
private void scheduleFrameLocked(long now) {
...
scheduleVsyncLocked();
...
}
private void scheduleVsyncLocked() {
mDisplayEventReceiver.scheduleVsync();//这个mDisplayEventReceiver = FrameDisplayEventReceiver对象
}
public void scheduleVsync() {
if (mReceiverPtr == 0) {
Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "
+ "receiver has already been disposed.");
} else {
nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);//这里调用nativeScheduleVsync注册了一个Vsync事件接收器，接收者为前面的mDisplayEventReceiver
}
}
private final class FrameDisplayEventReceiver extends DisplayEventReceiver{
@Override
public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);//这里发送了一个异步信号，每16ms接收到一次信号，并绘制ui
}
}
总结：
>
postCallback内部主要实现的是获取一个msg，并设置msg为异步消息，最后发送消息给MessageQueue
注册了vsync信号回调，每16ms获取到vsync信号，并更新ui，所以ondraw方法是在接收到vsync信号后才调用的，会每16ms回调一次ondraw方法
分析3：mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
public void removeSyncBarrier(int token) {
// Remove a sync barrier token from the queue.
// If the queue is no longer stalled by a barrier then wake it.
synchronized (this) {
Message prev = null;
Message p = mMessages;
while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
其实是取出target==null且p.arg1=传入的token的值，即之前插入消息链表mMessages的msg
prev = p;
p = p.next;
}
if (p == null) {
throw new IllegalStateException("The specified message queue synchronization "
+ " barrier token has not been posted or has already been removed.");
}
final boolean needWake;
if (prev != null) {
这个if是将p在链表中去除，prev不为null说明p不在表头
prev.next = p.next;
needWake = false;
} else {
为null说明p在表头。
mMessages = p.next;
needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;如果mMessages == null || mMessages.target != null;表头数据不是同步屏障消息，或者消息池数据为空，则唤醒消息处理线程
}
p.recycleUnchecked();回收消息到消息池sPool中
// If the loop is quitting then it is already awake.
// We can assume mPtr != 0 when mQuitting is false.
if (needWake && !mQuitting) {
nativeWake(mPtr);
}
}
}
总结：根据token值移除消息链表中的msg并根据情况唤醒消息处理线程
由
分析1和分析2，3可知：View的绘制流程其实就是在View绘制流程启动前，给消息池发送一个msg.target为空的消息，然后给View的绘制任务的msg设置为异步消息,下次在Handler取消息的过程中优先判断消息池的msg.target是不是空，如果是，则去消息池中取出第一个异步消息执行。执行前先把同步屏障消息移除。这就是消息同步屏障机制
7.ThreadLocal机制：sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
public void set(T value) {
//(1)获取当前线程（调用者线程）
Thread t = Thread.currentThread();
//(2)以当前线程作为key值，去查找对应的线程变量，找到对应的map
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//(3)如果map不为null，就直接添加本地变量，key为当前定义的ThreadLocal变量的this引用，值为添加的本地变量值
if (map != null)
map.set(this, value);
//(4)如果map为null，说明首次添加，需要首先创建出对应的map
else
createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals; //获取线程自己的变量threadLocals，并绑定到当前调用线程的成员变量threadLocals上
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
public T get() {
//(1)获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//(2)获取当前线程的threadLocals变量
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//(3)如果threadLocals变量不为null，就可以在map中查找到本地变量的值
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
//(4)执行到此处，threadLocals为null，调用该更改初始化当前线程的threadLocals变量
return setInitialValue();
}
private T setInitialValue() {
//protected T initialValue() {return null;}
T value = initialValue();
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//以当前线程作为key值，去查找对应的线程变量，找到对应的map
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map不为null，就直接添加本地变量，key为当前线程，值为添加的本地变量值
if (map != null)
map.set(this, value);
//如果map为null，说明首次添加，需要首先创建出对应的map
else
createMap(t, value);
return value;
}
总结：
ThreadLocal其实是一种用空间换时间的机制：
ThreadLocal内部的其实都是针对当前线程的ThreadLocalMap做的操作，一个线程只有一个Thread，一个Thread只有一个ThreadLocalMap，所以其内部存储的数据都是线程隔离的。
而且在static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = newThreadLocal<Looper>();
可以看到这个sThreadLocal在所有线程中只有一个，所以获取value的时候key``都是同一个，只是这个ThreadLocalMap是在每个线程中有一份，所以获取的值是不同线程中的value值
sThreadLocal同一个对象中，相当于一个统一入口，内部操作获取value的和设置value都是针对当前线程来操作的，所以在不用线程中获取的是当前线程的值
