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面试官: Handler的原理是什么?能深入分析下 Handler的实现机制吗？
心理分析：面试官问该问题是想问清楚handler的源码，handler机制如何实现，对消息泵Looper理不理解
**求职者:**应该从handler使用 Looper作用 源码分析 和最后总结讲起
示意图
- 定义
一套
Android消息传递机制 - 作用
在多线程的应用场景中，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到 UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理
示意图
- 为什么要用
Handler消息传递机制 答：多个线程并发更新UI的同时 保证线程安全。具体描述如下
示意图
- 总结
使用
Handler的原因：将工作线程需操作UI的消息 传递 到主线程，使得主线程可根据工作线程的需求 更新UI，从而避免线程操作不安全的问题
在阅读Handler机制的源码分析前，请务必了解Handler的一些储备知识：相关概念、使用方式 & 工作原理
关于 Handler 机制中的相关概念如下：
在下面的讲解中，我将直接使用英文名讲解，即
Handler、Message、Message Queue、Looper，希望大家先熟悉相关概念
示意图
Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（）- 下面的源码分析将依据使用步骤讲解
在源码分析前，先来了解Handler机制中的核心类
Handler机制 中有3个重要的类：
- 处理器 类
（Handler） - 消息队列 类
（MessageQueue） - 循环器 类
（Looper）
示意图
示意图
-
下面的源码分析将根据
Handler的使用步骤进行 -
Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（） -
下面的源码分析将依据上述2种使用方式进行
- 使用步骤
/**
* 此处以 匿名内部类 的使用方式为例
*/
// 步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象
private Handler mhandler = new Handler(){
// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
...// 需执行的UI操作
}
};
// 步骤2：创建消息对象
Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象
msg.what = 1; // 消息标识
msg.obj = "AA"; // 消息内容存放
// 步骤3：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中
// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
mHandler.sendMessage(msg);
// 步骤4：开启工作线程（同时启动了Handler）
// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
- 源码分析 下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析
/**
* 具体使用
*/
private Handler mhandler = new Handler(){
// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
...// 需执行的UI操作
}
};
/**
* 源码分析：Handler的构造方法
* 作用：初始化Handler对象 & 绑定线程
* 注：
* a. Handler需绑定 线程才能使用；绑定后，Handler的消息处理会在绑定的线程中执行
* b. 绑定方式 = 先指定Looper对象，从而绑定了 Looper对象所绑定的线程（因为Looper对象本已绑定了对应线程）
* c. 即：指定了Handler对象的 Looper对象 = 绑定到了Looper对象所在的线程
*/
public Handler() {
this(null, false);
// ->>分析1
}
/**
* 分析1：this(null, false) = Handler（null，false）
*/
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...// 仅贴出关键代码
// 1. 指定Looper对象
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
// Looper.myLooper()作用：获取当前线程的Looper对象；若线程无Looper对象则抛出异常
// 即 ：若线程中无创建Looper对象，则也无法创建Handler对象
// 故 若需在子线程中创建Handler对象，则需先创建Looper对象
// 注：可通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的Looper对象
// 2. 绑定消息队列对象（MessageQueue）
mQueue = mLooper.mQueue;
// 获取该Looper对象中保存的消息队列对象（MessageQueue）
// 至此，保证了handler对象 关联上 Looper对象中MessageQueue
}
- 从上面可看出：
当创建
Handler对象时，则通过 构造方法 自动关联当前线程的Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue），从而 自动绑定了 实现创建Handler对象操作的线程 - 那么，当前线程的
Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）是什么时候创建的呢？
在上述使用步骤中，并无 创建
Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）这1步
- 步骤介绍
示意图
- 源码分析
/**
* 源码分析1：Looper.prepare()
* 作用：为当前线程（子线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue）
* 注：需在子线程中手动调用该方法
*/
public static final void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
// 1. 判断sThreadLocal是否为null，否则抛出异常
//即 Looper.prepare()方法不能被调用两次 = 1个线程中只能对应1个Looper实例
// 注：sThreadLocal = 1个ThreadLocal对象，用于存储线程的变量
sThreadLocal.set(new Looper(true));
// 2. 若为初次Looper.prepare()，则创建Looper对象 & 存放在ThreadLocal变量中
// 注：Looper对象是存放在Thread线程里的
// 源码分析Looper的构造方法->>分析a
}
/**
* 分析a：Looper的构造方法
**/
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
// 1. 创建1个消息队列对象（MessageQueue）
// 即 当创建1个Looper实例时，会自动创建一个与之配对的消息队列对象（MessageQueue）
mRun = true;
mThread = Thread.currentThread();
}
/**
* 源码分析2：Looper.prepareMainLooper()
* 作用：为 主线程（UI线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue）
* 注：该方法在主线程（UI线程）创建时自动调用，即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成
*/
// 在Android应用进程启动时，会默认创建1个主线程（ActivityThread，也叫UI线程）
// 创建时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）方法 = 应用程序的入口
// main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象
/**
* 源码分析：main（）
**/
public static void main(String[] args) {
... // 仅贴出关键代码
Looper.prepareMainLooper();
// 1. 为主线程创建1个Looper对象，同时生成1个消息队列对象（MessageQueue）
// 方法逻辑类似Looper.prepare()
// 注：prepare()：为子线程中创建1个Looper对象
ActivityThread thread = new ActivityThread();
// 2. 创建主线程
Looper.loop();
// 3. 自动开启 消息循环 ->>下面将详细分析
}
总结：
- 创建主线程时，会自动调用
ActivityThread的1个静态的main（）；而main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象，同时也会生成其对应的MessageQueue对象
- 即 主线程的
Looper对象自动生成，不需手动生成；而子线程的Looper对象则需手动通过Looper.prepare()创建- 在子线程若不手动创建
Looper对象 则无法生成Handler对象
- 根据
Handler的作用（在主线程更新UI），故Handler实例的创建场景 主要在主线程 - 生成
Looper&MessageQueue对象后，则会自动进入消息循环：Looper.loop（），即又是另外一个隐式操作。
此处主要分析的是Looper类中的loop（）方法
/**
* 源码分析： Looper.loop()
* 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler
* 特别注意：
* a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环
* b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（）
*/
public static void loop() {
...// 仅贴出关键代码
// 1. 获取当前Looper的消息队列
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
// myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常
// 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例
final MessageQueue queue = me.mQueue;
// 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue）
// 2. 消息循环（通过for循环）
for (;;) {
// 2.1 从消息队列中取出消息
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
return;
}
// next()：取出消息队列里的消息
// 若取出的消息为空，则线程阻塞
// ->> 分析1
// 2.2 派发消息到对应的Handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
// 把消息Message派发给消息对象msg的target属性
// target属性实际是1个handler对象
// ->>分析2
// 3. 释放消息占据的资源
msg.recycle();
}
}
/**
* 分析1：queue.next()
* 定义：属于消息队列类（MessageQueue）中的方法
* 作用：出队消息，即从 消息队列中 移出该消息
*/
Message next() {
...// 仅贴出关键代码
// 该参数用于确定消息队列中是否还有消息
// 从而决定消息队列应处于出队消息状态 or 等待状态
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
// nativePollOnce方法在native层，若是nextPollTimeoutMillis为-1，此时消息队列处于等待状态
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
// 出队消息，即 从消息队列中取出消息：按创建Message对象的时间顺序
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// 取出了消息
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 {
// 若 消息队列中已无消息，则将nextPollTimeoutMillis参数设为-1
// 下次循环时，消息队列则处于等待状态
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
......
}
.....
}
}// 回到分析原处
/**
* 分析2：dispatchMessage(msg)
* 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
* 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
// 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息
// 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（）
// 上述结论会在讲解使用“post（Runnable r）”方式时讲解
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
// 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的）
// 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) ->> 分析3
handleMessage(msg);
}
}
/**
* 分析3：handleMessage(msg)
* 注：该方法 = 空方法，在创建Handler实例时复写 = 自定义消息处理方式
**/
public void handleMessage(Message msg) {
... // 创建Handler实例时复写
}
总结：
-
消息循环的操作 = 消息出队 + 分发给对应的
Handler实例 -
分发给对应的
Handler的过程：根据出队消息的归属者通过dispatchMessage(msg)进行分发，最终回调复写的handleMessage(Message msg)，从而实现 消息处理 的操作 -
特别注意：在进行消息分发时
（dispatchMessage(msg)），会进行1次发送方式的判断：
- 若
msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息，则直接回调Runnable对象里复写的run（） - 若
msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息，则回调复写的handleMessage(msg)
- 若
至此，关于步骤1的源码分析讲解完毕。总结如下
示意图
/**
* 具体使用
*/
Message msg = Message.obtain(); // 实例化消息对象
msg.what = 1; // 消息标识
msg.obj = "AA"; // 消息内容存放
/**
* 源码分析：Message.obtain()
* 作用：创建消息对象
* 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain()
*/
public static Message obtain() {
// Message内部维护了1个Message池，用于Message消息对象的复用
// 使用obtain（）则是直接从池内获取
synchronized (sPoolSync) {
if (sPool != null) {
Message m = sPool;
sPool = m.next;
m.next = null;
m.flags = 0; // clear in-use flag
sPoolSize--;
return m;
}
// 建议：使用obtain（）”创建“消息对象，避免每次都使用new重新分配内存
}
// 若池内无消息对象可复用，则还是用关键字new创建
return new Message();
}
- 总结
示意图
多线程的实现方式：
AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
/**
* 具体使用
*/
mHandler.sendMessage(msg);
/**
* 源码分析：mHandler.sendMessage(msg)
* 定义：属于处理器类（Handler）的方法
* 作用：将消息 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
*/
public final boolean sendMessage(Message msg)
{
return sendMessageDelayed(msg, 0);
// ->>分析1
}
/**
* 分析1：sendMessageDelayed(msg, 0)
**/
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
// ->> 分析2
}
/**
* 分析2：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
**/
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
// 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue）
MessageQueue queue = mQueue;
// 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
/**
* 分析3：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
**/
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
// 1. 将msg.target赋值为this
// 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性
msg.target = this;
// 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息
// 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例
// 2. 调用消息队列的enqueueMessage（）
// 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列->>分析4
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）;
}
/**
* 分析4：queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）
* 定义：属于消息队列类（MessageQueue）的方法
* 作用：入队，即 将消息 根据时间 放入到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
* 采用单链表实现：提高插入消息、删除消息的效率
*/
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
...// 仅贴出关键代码
synchronized (this) {
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
// 判断消息队列里有无消息
// a. 若无，则将当前插入的消息 作为队头 & 若此时消息队列处于等待状态，则唤醒
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
// b. 判断消息队列里有消息，则根据 消息（Message）创建的时间 插入到队列中
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p;
prev.next = msg;
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
// 之后，随着Looper对象的无限消息循环
// 不断从消息队列中取出Handler发送的消息 & 分发到对应Handler
// 最终回调Handler.handleMessage()处理消息
- 总结
Handler发送消息的本质 = 为该消息定义target属性（即本身实例对象） & 将消息入队到绑定线程的消息队列中。具体如下：
示意图
至此，关于使用 Handler.sendMessage（）的源码解析完毕
- 根据操作步骤的源码分析总结
示意图
- 工作流程总结
示意图
示意图
- 使用步骤
// 步骤1：在主线程中创建Handler实例
private Handler mhandler = new mHandler();
// 步骤2：在工作线程中 发送消息到消息队列中 & 指定操作UI内容
// 需传入1个Runnable对象
mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
... // 需执行的UI操作
}
});
// 步骤3：开启工作线程（同时启动了Handler）
// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
- 源码分析 下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析
实际上，该方式与方式1中的
Handler.sendMessage（）工作原理相同、源码分析类似，下面将主要讲解不同之处
/**
* 具体使用
*/
private Handler mhandler = new Handler()；
// 与方式1的使用不同：此处无复写Handler.handleMessage()
/**
* 源码分析：Handler的构造方法
* 作用：
* a. 在此之前，主线程创建时隐式创建Looper对象、MessageQueue对象
* b. 初始化Handler对象、绑定线程 & 进入消息循环
* 此处的源码分析类似方式1，此处不作过多描述
*/
/**
* 具体使用
* 需传入1个Runnable对象、复写run()从而指定UI操作
*/
mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
... // 需执行的UI操作
}
});
/**
* 源码分析：Handler.post（Runnable r）
* 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
* 作用：定义UI操作、将Runnable对象封装成消息对象 & 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
* 注：
* a. 相比sendMessage()，post（）最大的不同在于，更新的UI操作可直接在重写的run（）中定义
* b. 实际上，Runnable并无创建新线程，而是发送 消息 到消息队列中
*/
public final boolean post(Runnable r)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
// getPostMessage(r) 的源码分析->>分析1
// sendMessageDelayed（）的源码分析 ->>分析2
}
/**
* 分析1：getPostMessage(r)
* 作用：将传入的Runable对象封装成1个消息对象
**/
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
// 1. 创建1个消息对象（Message）
Message m = Message.obtain();
// 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain()
// 建议：使用Message.obtain()创建，
// 原因：因为Message内部维护了1个Message池，用于Message的复用，使用obtain（）直接从池内获取，从而避免使用new重新分配内存
// 2. 将 Runable对象 赋值给消息对象（message）的callback属性
m.callback = r;
// 3. 返回该消息对象
return m;
} // 回到调用原处
/**
* 分析2：sendMessageDelayed(msg, 0)
* 作用：实际上，从此处开始，则类似方式1 = 将消息入队到消息队列，
* 即 最终是调用MessageQueue.enqueueMessage（）
**/
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
// 请看分析3
}
/**
* 分析3：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
**/
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
// 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue）
MessageQueue queue = mQueue;
// 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
/**
* 分析4：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
**/
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
// 1. 将msg.target赋值为this
// 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性
msg.target = this;
// 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息
// 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例
// 2. 调用消息队列的enqueueMessage（）
// 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）;
}
// 注：实际上从分析2开始，源码 与 sendMessage（Message msg）发送方式相同
从上面的分析可看出：
- 消息对象的创建 = 内部 根据
Runnable对象而封装 - 发送到消息队列的逻辑 = 方式1中
sendMessage（Message msg）
下面，我们重新回到步骤1前的隐式操作2：消息循环，即Looper类中的loop（）方法
/**
* 源码分析： Looper.loop()
* 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler
* 特别注意：
* a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环
* b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（）
*/
public static void loop() {
...// 仅贴出关键代码
// 1. 获取当前Looper的消息队列
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
// myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常
// 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例
final MessageQueue queue = me.mQueue;
// 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue）
// 2. 消息循环（通过for循环）
for (;;) {
// 2.1 从消息队列中取出消息
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
return;
}
// next()：取出消息队列里的消息
// 若取出的消息为空，则线程阻塞
// 2.2 派发消息到对应的Handler
msg.target.dispatchMessage(msg);
// 把消息Message派发给消息对象msg的target属性
// target属性实际是1个handler对象
// ->>分析1
// 3. 释放消息占据的资源
msg.recycle();
}
}
/**
* 分析1：dispatchMessage(msg)
* 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
* 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作
*/
public void dispatchMessage(Message msg) {
// 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息（即此处需讨论的）
// 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（）->> 分析2
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
// 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的）
// 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg)
handleMessage(msg);
}
}
/**
* 分析2：handleCallback(msg)
**/
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
// Message对象的callback属性 = 传入的Runnable对象
// 即回调Runnable对象里复写的run（）
}
至此，你应该明白使用 Handler.post（）的工作流程：与方式1（Handler.sendMessage（））类似，区别在于：
- 不需外部创建消息对象，而是内部根据传入的
Runnable对象 封装消息对象 - 回调的消息处理方法是：复写
Runnable对象的run（）
二者的具体异同如下：
示意图
至此，关于使用 Handler.post（）的源码解析完毕
-
根据操作步骤的源码分析总结
示意图
-
工作流程总结
示意图
示意图
至此，关于Handler机制的源码全部分析完毕。
- 本文详细分析了
Handler机制的源码，文字总结 & 流程图如下：
示意图
示意图
示意图