你真的了解Handler吗-阿里云开发者社区

今天发一个以前的文章，关于Handler的全面解析，大家看看吧~「周末愉快」！

❝
提到handler，大家都想到些什么呢，切换线程？延时操作？那么你是否了解「IdleHandler，同步屏障，死循环」的设计原理？以及由Handler机制衍生的「IntentService，BlockCanary」？这次我们说下Android中最常见的Handler，通过解析面试点或者知识点，带你领略Handler内部的神奇之处。
❞

先上一张总结图，看看你是否了解真正的Handler

基本的用法和工作流程

用法很简单，定义一个handler，重写handleMessage方法处理消息，用send系列方法发送消息。但是主线程和新建线程用法却有点不一样！其实新线程里面的用法才是表达出完整流程的。

Handler handler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
    }
};
handler.sendEmptyMessage(0);
handler.sendEmptyMessageDelayed(0, 1000);
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        Looper.prepare();
        Handler handler = new Handler() {
            @Override
            public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
            }
        };
        Looper.loop();
    }
}).start();

Looper.prepare()方法就是创建looper对象，并且绑定到该线程。然后定义一个handler，loop()方法中主要是looper对象会不断从MessageQueue中获取message并且发送给对应的hander，并且通过handleMessage方法处理。

所以looper相当于一个邮递员，负责从邮局（MessageQueue）获取信件（Message），并将信件传递给收件人（Handler）。

「handler相关四大天王」

looper，关联线程并且负责从消息队列拿出消息分发给handler
MessageQueue，消息队列，负责消息存储管理
Message，消息对象
handler，负责发送和处理消息

「用法和流程就这么多，下面开始常见面试点讲解并附上简单的源码解析，具体剖析Handler内部奥秘」

知识点，面试点

「面试题1：主线程的looper呢？？」

看下源码，这里需要涉及到的一个类android.app.ActivityThread，这个类中的main方法是整个app的最开始执行的方法，是app的入口，看下「main方法源码」

Looper.prepareMainLooper();
// ***
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
if (sMainThreadHandler == null) {
    sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
    Looper.myLooper().setMessageLogging(new
    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");

Looper.prepareMainLooper();
Looper.loop();

其中最重要的就是这两句，调用了prepareMainLooper方法创建了主线程的Looper，然后调用loop方法开始***死循环***

ok，loop方法是找到了。那Looper为什么可以一直取消息呢？看看源码

//Looper
public static void loop() {
    //...
    for (; ; ) {
        // 不断从 MessageQueue 获取 消息
        Message msg = queue.next();
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
        //...
    }
}

找到原因了。其实就是一个死循环，所以Looper可以一直执行工具人的工作

「面试题2：为什么有死循环呢？这种写法科学吗？不会oom吗？？」

说白了，其实死循环也是有意为之，线程在可执行代码执行完后，就会终止，而主线程肯定需要一直运行，所以死循环就能保证这一点。

「死循环之外怎么处理事务？」

既然主线程是死循环，那么如果有其他事务该怎么处理呢？创建新线程呗，在主线程创建之前会创建一些其他的binder线程，比如ApplicationThraed。

「死循环是不是会浪费cpu资源」

主线程的messageQueue在没有消息的时候，会阻塞在loop的queue.next方法中，此时主线程会释放CPU资源，进入休眠状态，直到下个消息来到，所以不会一直消耗CPU资源。

「而activity的生命周期是怎么实现在死循环体外正常执行的呢？」

其实就是通过这个「handler」，比如onPause方法，当主线程Looper在loop的时候，收到暂停的消息，就会把消息分发给主线程的handleMessage处理，然后最后会调用到activity的onPause方法。那主线程的消息又是哪里来的呢？刚才说到主线程之外还会创建一些binder线程，比如app线程，系统线程，一般是系统线程比如ApplicationThreadProxy传消息给APP线程ApplicationThread，然后再传给主线程，也就是ActivityThread所在的线程。

「面试题3：内存泄漏？？」

首先为什么会发送内存泄漏？handler作为内部类会持有外部类的引用，当发送延迟消息时，就有可能发生处理消息的时候，activity已经销毁了，从而导致内存泄漏

怎么解决？定义静态内部类,并且在ondestory里面移除所有消息

直接移除不就行了？还需要静态内部类？onDestory方法不一定执行哦。如果你的Activity不在栈顶，然后app被后台强杀，那么onDestory就不会被执行了。

上代码

private static class MemoryLeakSafeHandler extends Handler {
    private WeakReference<HandlerInfoActivity> ref;
    public MemoryLeakSafeHandler(HandlerInfoActivity activity) {
        this.ref = new WeakReference(activity);
    }
    @Override
    public void handleMessage(final Message msg) {
        HandlerInfoActivity activity = ref.get();
        if (activity != null) {
            activity.handleMessage(msg);
        }
    }
}
MemoryLeakSafeHandler handler;
public void handleMessage(Message msg) {
}
@Override
protected void onDestroy() {
    handler.removeCallbacksAndMessages(null);
    super.onDestroy();
}

「面试题4：IdleHandler是什么，有什么用呢？」

IdleHandler是在Hanlder空闲时，也就是没有可处理的消息时候，用来处理空闲任务的一种机制。有什么作用呢？主要是用于提升性能，可以在消息队列空闲时做一些事情，从而不影响到主线程的任务处理。（卑微小弟，你们重要的大哥们先用，我最后再用）。

用法如下：

Looper.myQueue().addIdleHandler(new IdleHandler() {  
    @Override  
    public boolean queueIdle() {  
        //do something
        return false;    
    }  
});

这里queueIdle方法的返回参数是bool类型，true代表执行一次后不删除，下次进入空闲时还会调用该回掉方法。false代表执行一次后该IdleHandler就会被删除。源码在MessageQueue类的next方法，其实就是在消息队列里面没有消息的时候会去查询mIdleHandlers队列，mIdleHandlers队列有数据，也就是有IdleHandler就会去处理执行。还是简单放下源码吧：

Message next() {
        for (;;) {
            synchronized (this) {
                // 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.
                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;
                    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);
                    }
                }
            }
        }
    }

有人可能要问了，这玩意真的有用吗？确实有用，只是你没用到而已。下面举例两个场景

比如我要提升页面的启动速度，就可以把onCreate，onResume里面的一些操作放到IdleHandler里面执行，减少启动时间。
Leakcanary等三方库也用到了这个类，用来干嘛呢？监听主线程的UI操作已完成。既然都执行到我这里来了，就说明UI操作都完成了是吧。

「面试题5：同步屏障机制是什么，有什么用呢？」

还是看这个next获取消息的方法：

Message next() {
        for (; ; ) {
            synchronized (this) {
                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());
                }
                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;
                        return msg;
                    }
                } 
            }
        }
    }

可以看到一开始就会判断这个消息两个条件：

msg不为空
msg的target为空

那么这种消息就是属于同步屏障消息，如果遇到这种消息，就会进入一个dowhile循环，找出消息队列中的异步消息并返回。所以这个同步屏障机制就是为了让handler能够先执行异步消息，再去执行同步消息，直到屏障被移除。慢着，我之前咋没听过还有异步消息？哈哈。确实是有的，Message有个setAsynchronous方法，如果传入true，就代表这个消息是个异步消息，在同步屏障发生后就可以先执行。目的是为了插入一些比较重要的消息需要先行处理。

具体使用方法就是

postSyncBarrier方法加入屏障
removeSyncBarrier移除屏障但是这两个方法都已经标记为hide了，要使用的话必须使用反射。

ok，了解完之后又该有人问了，有什么用呢？这个同步屏障。如果你看过view绘制的源码，你就会发现ViewRootImpl类中就用到了这个，由于view绘制的优先级比较高，所以开启同步屏障后，就可以选择让某些操作先执行，提高了优先级，比如这个view的绘制处理操作。

咦，这个机制感觉跟之前的IdleHandler是对应关系啊，一个是卑微小弟？一个是在线大哥？

「面试题6：Handler机制还还还有什么其他的用处或者实际应用吗？」

当然有啦，举🌰：

BlockCanary

一个用来检测应用卡顿耗时的三方库。它的原理就在于Handler相关的Looper类里面，上面说过，Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop()，所以主线程的操作基本都是在handler处理中发生的。那有没有什么办法可以查看handler处理的耗时时间呢？如果知道了耗时时间不就知道哪里卡顿了？上源码：

public static void loop() {
    ...
    for (;;) {
        ...
        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
        Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }
        ...
    }
}
    /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

在loop方法内，有个Printer类，用来打印日志。我们可以看到在dispatchMessage方法前后分别打印了一次日志，而dispatchMessage方法就是Handler用来处理消息的地方。那么，我们如果能获取到这两次打印日志的时间差，不就可以得到Handler处理消息的耗时时间了？所以我们直接替换这个Printer就可以达到我们的目的了：

Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mainLooperPrinter);

这么简单有效的方法，让我不得不给BlockCanary作者点个👍

IntentService

IntentService 是一个继承自Service，自带工作线程，并且线程任务结束后自动销毁的一个类。Service是啥？可以统一管理后台任务，运行在前台，所以可以获取到上下文。而IntentService同样具有这些特性，并且可以在新线程管理任务，工作执行完自动销毁。就线程池来说区别就在与IntentService拥有Service的特性，所以在需要用到上下文的时候就可以选择IntentService。而IntentService内部其实就是用到了HandlerThread，也就是带有Handler机制的线程。还是来点源码：

@Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        //创建新线程并start
        HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
        thread.start();
        mServiceLooper = thread.getLooper();
        //创建新线程对应的handler
        mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
    }
    @Override
    public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
       //service启动后发送消息给handler
        Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
        msg.arg1 = startId;
        msg.obj = intent;
        mServiceHandler.sendMessage(msg);
    }
    private final class ServiceHandler extends Handler {
        public ServiceHandler(Looper looper) {
            super(looper);
        }
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
                //handler收到消息后调用onHandleIntent方法
            onHandleIntent((Intent)msg.obj);
            stopSelf(msg.arg1);
        }
    }

源码解析

经过上面的知识点讲解，大家应该都大致了解了Handler内部原理，最后我们就跟随源码再复习一遍。我们之前了解到，其实Handler真正做事其实就是两个方法：

sendEmptyMessage（Handler发送消息）
loop （Looper开始循环获取消息）

sendMessage

上源码：

public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
        return sendMessageDelayed(msg, 0);
    }
    public final boolean sendEmptyMessage(int what)
    {
        return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
    }
    public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
    }
    public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
        if (delayMillis < 0) {
            delayMillis = 0;
        }
        return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
    }
    public boolean sendMessageAtTime(@NonNull 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);
    }

可以看到，不管是发送的什么消息，最后都会走到这个enqueueMessage方法中，那我们就继续看看enqueueMessage方法

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
            long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

enqueueMessage方法有两个重要的点：

msg.target = this，指定了消息的target对象为handler本身
queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)，执行了MessageQueue的enqueueMessage方法。

ok，继续往下看

//MessageQueue.java
    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.next
                prev.next = msg;
            }
            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

enqueueMessage这个方法主要做了两件事： 1、插入消息，msg。通过一个循环，找出msg应该插入的位置（按照时间排序），然后插入msg到mMessages（消息队列） 2、唤醒消息队列。消息队列在没有消息的时候，会阻塞在queue.next()方法这里，所以来了消息就要唤醒线程。这里的阻塞和唤醒主要依靠底层的epoll 机制，具体我也不太懂，有懂得大神可以在评论区留言😁

既然有了消息，那么Looper那端就要取消息了，怎么取的？就是我们要说的第二个重要方法loop

loop

//Looper.java
    public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            // 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);
            }
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
            } catch (Exception exception) {
                throw exception;
            } finally {
            }
            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }
        }
    }
     /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

这里截取了部分代码，可以看到，loop方法通过一个死循环，不断的从MessageQueue获取消息，并且通过msg.target的dispatchMessage方法进行处理，target上文说过也就是消息对应的Handler。而dispatchMessage方法最后也会调用到handler的handleMessage方法了。至此，流程已走通。

ok，还剩最后一个重要的点没说了。就是到底MessageQueue是怎么取出消息的呢？

死循环获取消息
遇到同步屏障消息，就优先处理异步消息（上文知识点）
队列空闲时就开启IdleHandler机制处理任务。（上文知识点）

代码贴上

//MessageQueue.java
    Message next() {
        for (;;) {
            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) {
                    // 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) {
                    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;
                        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                        msg.markInUse();
                        return msg;
                    }
                } else {
                    // No more messages.
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
                // 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.
                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;
                    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);
                    }
                }
            }
        }
    }

至此，Handler的大概已经了解的差不多了，是不是觉得Handler太神奇了，你也忍不住想去好好看看它的源码了呢？也许还有一些功能没被利用起来，等着你去发现🚀🚀🚀

有说的不对的地方望指正，谢谢。🙏

参考链接：

https://www.zhihu.com/question/34652589/answer/90344494

http://blog.zhaiyifan.cn/2016/01/16/BlockCanaryTransparentPerformanceMonitor/

你真的了解Handler吗