Android开发日记（十九）——说说 Android 里的 Handler 的机制

简介

Q：什么是 Handler
A：Handler 是 Android 系统里的消息处理机制，下面的一段文字是在 Handler 源码上的注释，它阐述了 Handler 作为消息处理机制的作用。

Handler 是一个可以通过关联一个消息队列来发送或处理消息,Runnable对象。每个Handler都关联一个单个的线程和消息队列.当你创建一个新的Handler的时候它就将被绑定到一个线程或线程上的消息队列,从那时起,这个Handler就将为这个消息队列提供消息或Runnable对象,处理消息队列释放出来的消息或Runnable对象.

Q：Handler 的主要用途
A：（1）能够定时执行消息和Runable对象；（2）可以将一个执行的动作放在不同的线程中。

Q：Handler 的主要用法
A：通过一系列的 post、send 方法发送消息，通过 handleMessage 来处理消息。

post(Runnable r)
postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)
postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
sendEmptyMessage(int what)
sendMessage(Message msg)
sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)

Q：与 Handler 相关的一些类
A：与 Handler 相关的主要是 Message，MessageQueue，Looper这些类。

Message:消息的载体。
MessageQueue:消息队列，主要功能是向消息池中投递消息和取走消息。
Looper:线程的消息循环处理器。

深入

Q：各个类的对应关系
A：每个线程只允许包含一个 Looper，每个 Looper 包含一个 MessageQueue。每个线程上可以生成多个Handler,Handler默认使用的是当前线程上的 Looper 。

Q：如何确保每个线程上只有一个 Looper,且各个线程之间互不干扰
A：Looper 类的实例必须通过方法 prepare() 创建，一个线程中多次调用 prepare() 方法将会抛出异常。Looper 实例将会保存在静态变量 ThreadLocal 中，ThreadLocal 实现了线程本地存储的功能，这样放入 ThreadLocal 对象的 Looper 对象就与线程关联在一起。

Q：消息是如何按时间分发的
A：向 MessageQueue 发消息使用的 enqueueMessage 方法，其方法在插入消息时根据时间来排序，时间早的插在前面。消息队列的组织利用了 Message 类中的 next 指针形成一个从头指向尾的单向链表，插入时计算是否需要唤醒处理线程。

// 如果新来的消息时间比队列头的消息短则成为新的队列头，唤醒处理线程
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 {
    ...
}

Q：消息队列是如何挂起，又是如何唤醒的
A：MessageQueue 中的消息循环在方法 next() 中，而挂起和唤醒则是通过 native 层来实现。在 native 层的 Looper 类构造函数中创建了管道，同时使用 epoll 来监听读管道。epoll 的作用是监听管道上的数据，管道则用于线程间通信。

1	nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

在 MessageQueue 的 next() 方法中会调用 nativePollOnce() 方法，该方法最后通过调用 epoll_wait()来执行等待操作。
同样，调用 nativeWake() 可以唤醒处理线程。nativeWake()最终会调用到 native 层的 Looper 类的 wake()方法。wake() 方法通过向管道中写入数据来唤醒消息处理线程。

Q：SyncBarrier 是什么
A：SyncBarrier 或者叫“同步分割栏”，在 MessageQueue 类中有一个方法叫 enqueueSyncBarrier(long when),可以调用这个方法在消息队列中插入一条没有 Handler 对象的消息，这条不带 Handler 对象的消息就称为 “SyncBarrier”（开发者需要调用Looper的postSyncBarrier()来打入）。

SyncBarrier就像一个卡子，卡在消息链表中的某个位置，当消息循环不断从消息链表中摘取消息并进行处理时，一旦遇到那么即使在分割栏之后还有若干已经到时的普通Message，也不会摘取这些消息了。此时如果还有消息需要处理，可以使用 setAsynchronous() 方法给消息做上标志。这也是‘普通Message’和‘异步Message’的区别了。