Handler机制的深入解析

Handler机制的深入解析

在Android开发中,Handler机制是线程间通信的核心,其实现依赖于 LooperMessageQueueMessage 的协同工作。下面我将从 Looper 的工作机制开始,逐步深入解释整个消息传递的流程。


1. Looper 的核心作用

Looper 是消息循环的核心,负责从 MessageQueue 中取出消息并分发给 Handler 进行处理。每个线程只能有一个 Looper,它通过 ThreadLocal 存储在本线程中。

Looper 的初始化:

  • Looper.prepare()
    • 初始化 Looper,创建 MessageQueue
    • 将 Looper 实例通过 ThreadLocal 存储到线程的 ThreadLocalMap 中。
    • 每个线程只能调用一次 Looper.prepare(),否则会抛出异常。

Looper 的消息循环:

  • Looper.loop()
    • 通过 Looper.myLooper() 获取当前线程的 Looper 实例。
    • 从 Looper 中获取 MessageQueue ,并调用 queue.next() 方法获取消息。
      • 如果消息的 target(即 Handler)为空,说明是消息屏障(Barrier Message)。
      • 如果消息设置了 async 标志,则认为是异步消息;否则为同步消息。
      • 如果当前队列中没有消息,则线程进入休眠状态(基于 epoll 机制)。
      • 如果有消息但未到执行时间,则线程有限等待(timed wait)。
      • 如果队列空闲,执行 IdleHandler 的回调。

Looper 的退出:

  • Looper.quit()
    • 分为 quitSafely()quit()
      • quitSafely():清空所有未执行的消息,保留当前正在处理的消息。
      • quit():直接清空所有消息,包括正在处理的消息。
    • 只有创建 Looper 时允许退出(quitAllowed 为 true)才能执行。

2. Handler 的作用

Handler 是工具类,用于发送和处理消息。它与 Looper 关联,进而持有 MessageQueue

Handler 的工作流程:

  • 初始化

    • Handler 在创建时持有当前线程的 Looper 和 MessageQueue
    • 如果线程没有 Looper,创建 Handler 时会抛出异常。
  • 发送消息

    • 无论是 sendMessage() 还是 post() 系列方法,最终都会调用 MessageQueueenqueueMessage() 方法,将消息插入队列。
  • 处理消息

    • MessageQueue 取出的消息会通过 msg.target(即发送该消息的 Handler)回调到 dispatchMessage() 方法。
      • 如果消息中有 callback(如 Runnable),则直接执行 callback.run()
      • 否则,调用 handleMessage() 方法进行处理(通常需要开发者重写)。

3. MessageQueue 的实现

MessageQueue 是消息队列,底层由 Native 层实现,采用 epoll 机制来管理线程的休眠和唤醒。

消息的入队:

  • 当 Handler 发送消息时,根据消息的 when 字段,遍历队列找到合适的位置插入。
  • 如果当前队列处于休眠状态且有新消息入队,则唤醒线程。

消息的取出:

  • 如果队列中没有消息,线程进入休眠状态。
  • 如果有消息但未到执行时间,线程等待。
  • 如果队列空闲,执行 IdleHandler 的回调。

4. Message 的类型

Message 是消息的载体,有三类:

  • 同步消息:普通消息,按照时间顺序被处理。
  • 异步消息 :设置 async 标志,优先于同步消息执行。
  • 消息屏障 (Barrier Message):
    • target,用于屏蔽同步消息,保证异步消息的优先级。
    • 常用于系统级操作,如页面刷新(ViewRootImpl 中的 Choreographer)。

Message 的复用:

  • Message 支持资源复用,通过 obtain() 方法从线程的 Message Pool 中获取。
  • Message Pool 的上限为 50。

5. Handler 机制的总结

  • Looper:负责消息循环,与线程绑定。
  • MessageQueue :存储消息,基于 epoll 机制管理线程的休眠和唤醒。
  • Handler:发送和处理消息的工具类。
  • Message:消息的载体,支持同步、异步和消息屏障。

整个机制的协同工作,保证了 Android 应用的高效线程通信和 UI 更新。

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