Handler线程消息处理逻辑

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我们可以开辟Handler用于消息的处理。我们可以使用主线程looper进行消息的收发loop。也可以使用我们新开辟的异步线程。

主线程：

mHandler = new Handler(){

@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}

};

异步线程：

HandlerThread hdThread = new HandlerThread("");
hdThread.start();
mHandler = new Handler(hdThread.getLooper());

以及自定义线程。（自定义线程变成Handler异步处理消息的线程，需要先在run里先执行Looper.prepare创建MesssageQueue，然后Looper.loop（）让线程进入无线循环）

newThread newT = new newThread();
newT.start();
new Handler(newT.mLooper);

class newThread extends Thread{
public Looper mLooper;
public newThread(){}
@Override
public void run() {
super.run();

Looper.prepare();
Looper newLoop = Looper.myLooper();
mLooper = newLoop;
Log.d("hlwang","onCreate looper ..... newLooper is:"+mLooper);
mLooper.loop();
}

}

这篇文档主要就是阐述Handler是如何处理消息的。
普通线程：执行完run方法，线程结束。（走完了线程的生命周期）[新建状态(New)、就绪状态(Runnable)：、运行状态(Running)：阻塞状态(Blocked)]

Handler线程：线程启动会进入一个无线循环体之中，每循环一次，从其消息内部取出一个消息，回调其相应的消息处理函数。执行完一个消息继续循环，如果消息队列为空，则线程暂停，直到消息队列中有了新的消息。

handler需要解决的问题如下：

1、需要包括一个消息队列，队列中的消息一般采用排队机制，即先到的消息先处理。

2、线程执行while （true）进行无线循环，循环中从消息队列中取出消息，并根据消息的来源，回调其消息处理函数。

3、其他外部线程可以向本线程发送消息，插入到消息队列中，消息队列必须加锁，即消息队列不能同时进行读写操作。

我们看一下在Android中，如何对Handler的这三个问题进行实现。

1、首先创建消息队列。外部程序通过Handler向线程发送消息，消息经由Handler传递到MessageQueue对象中。

MessageQueue是通过Looper执行prepare方法创建的。任何线程都会执行start方法，启动run方法。无论是Activity主线程还是HandlerThread开启的线程。

而我们的Looper.prepare方法正是在run方法中执行的。如下：

HandlerThread.java（不要忘记执行Looper.loop方法）

public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}

我们进入到Loop.prepare方法内。

Looper.java

if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper());

其中ThreadLocal为线程本地存储。

ps：何为线程本地存储（可参阅java 编程思想）。对于类的内部静态变量，无论进程中的那个线程访问，其内容总是相同的，因为在编译器内部为static静态变量单独分配了空间。线程本地存储正好相反，不同的线程访问得到不同的结果。

言归正传，Looper是对应线程的，一个线程只能有一个Looper对象，这是Looper定义的。第一次调用Looper.prepare方法，会sThreadLocal.get，得到null，这个时候会new一个Looper对象，并且给sThreadLocal.set上。同一线程再次调用prepare就会throw RuntimeException。

接着往下看，new Looper中做了什么?

private Looper() {
mQueue = new MessageQueue();
mRun = true;
mThread = Thread.currentThread();
}

在Looper的构造方法里，创建了MessageQueue。

2、让线程进入无限循环

执行Looper.loop方法。此方法实现如下：

public static void loop() {
Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
MessageQueue queue = me.mQueue;

// Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

while (true) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg != null) {
if (msg.target == null) {
// No target is a magic identifier for the quit message.
return;
}

long wallStart = 0;
long threadStart = 0;

// 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);
wallStart = SystemClock.currentTimeMicro();
threadStart = SystemClock.currentThreadTimeMicro();
}

msg.target.dispatchMessage(msg);

if (logging != null) {
long wallTime = SystemClock.currentTimeMicro() - wallStart;
long threadTime = SystemClock.currentThreadTimeMicro() - threadStart;

logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
if (logging instanceof Profiler) {
((Profiler) logging).profile(msg, wallStart, wallTime,
threadStart, threadTime);
}
}

// Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" + msg.what);
}

msg.recycle();
}
}
}

2.1、这里首先调用myLooper返回当前Looper对象，该函数内部仅仅通过线程本地存储sThreadLocal.get获取。

2.2、while（true）进入无限循环。

2.2.1、调用MessageQueue.next方法取出队列中的Message。如果当前队列为空，则当前线程会被挂起，也就是说，在next方法内部处理挂起线程的逻辑。

2.2.2、如果message不为null，则回调msg.target.dispatchMessage函数，此处的target也就是msg对应的Handler。

关于target，逻辑如下：

Handler在构造Message时：

public final Message obtainMessage()
{
return Message.obtain(this);
}

public static Message obtain(Handler h) {
Message m = obtain();
m.target = h;

return m;
}

或者：

public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}

2.2.3、如果消息处理完成，会调用msg.recycle方法回收该Message对象占用的系统资源。因为Message类内部使用了一个数据池保存Message对象，从而避免了不停的创建和删除Message类对象。因此，每次处理完该Message，需要将Message对象表明为空闲状态，以便使该Message对象可以重用。

3、消息队列采用了排队的方式对消息进行处理，即先到的消息先处理，但如果消息本身指定了被处理的时刻，则必须等到该时刻才能处理。消息在MessageQueue中使用Message表示，对列中消息以链表的结构进行保存。Message中next变量指向下一个消息。

MessageQueue中有两个主要的函数，“取出消息” next方法，“增加消息”enquenceMessage方法。

next方法内部流程分三步：

final Message next() {
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;

for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis);

synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message.  Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
final Message msg = mMessages;
if (msg != null) {
final long when = msg.when;
if (now >= when) {
mBlocked = false;
mMessages = msg.next;
msg.next = null;
if (false) Log.v("MessageQueue", "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
} else {
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(when - now, Integer.MAX_VALUE);
}
} else {
nextPollTimeoutMillis = -1;
}

// If first time, then get the number of idlers to run.
if (pendingIdleHandlerCount < 0) {
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("MessageQueue", "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;
}
}

3.1、调用nativePollOnce方法

nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis);

这是一个jni函数，其作用是从消息队列中取出一个消息。MessageQueue类内部本身没有保存消息队列，真正的消息队列保存在jni实现的c代码中。也就是说C环境中创建了一个NativeMessageQueue数据对象，这既是nativePollOnce函数第一个参数的意义。

private int mPtr; // used by native code

mPtr是一个int型变量，在c中将会被强制转换为NativeMessageQueue对象，在C环境中，如果消息队列中没有消息，则当前线程被挂起（wait），如果有消息，则c代码将该消息赋值给java环境中Message对象。

MessageQueue的jni代码在framework/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp中。

3.2、接下来执行synchronized (this) 包含的代码段。this被用作趋消息和写消息的锁。在enqueueMessage方法中也使用了synchronized (this) 进行代码同步。

此段代码取出消息，判断该消息的执行时间是否到达，如果到了，就返回该消息，并将mMessage置空。否则，尝试获取下一个消息。

3.3、如果mMessage为null，说明c环境中的消息队列没有可执行消息。因此执行mPendingIdleHandler列表中的空闲回调函数。

添加消息代码：

enqueueMessage

final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.isInUse()) {
throw new AndroidRuntimeException(msg
+ " This message is already in use.");
}
if (msg.target == null && !mQuitAllowed) {
throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit");
}
final boolean needWake;
synchronized (this) {
if (mQuiting) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);
return false;
} else if (msg.target == null) {
mQuiting = true;
}

msg.when = when;
//Log.d("MessageQueue", "Enqueing: " + msg);
Message p = mMessages;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked; // new head, might need to wake up
} else {
Message prev = null;
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
msg.next = prev.next;
prev.next = msg;
needWake = false; // still waiting on head, no need to wake up
}
}
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
return true;
}

将参数msg赋值给mMessage。调用nativeWake（mPtr）。这是一个jni函数，其内部会将mMessage消息添加到C环境中的消息队列中，并且如果该线程处于wait状态，唤醒该线程。

。

Handler 的消息处理android实现，到此为止，我们在使用Handler时，一般实现其handleMessage方法。这是因为，在Message回调其target的dispatchMessage时会执行如下代码：

Handler.java

public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}

到此为止。如有不当之处，欢迎交流。