Android 消息分发 Handler 面试必须知道的

Android 消息分发 Handler 面试必须知道的

1.Handler消息模型图

Android 消息分发 Handler 面试必须知道的

主要包含的关键类:

MessageQueueHandlerLooper 这三大部分,以及 Message

  • Message:需要传递的消息,可以传递数据;
  • MessageQueue:消息队列,但是它的内部实现并不是用的队列,实际上是通过一个单链表的数据结构来维护消息列表,因为单链表在插入和删除上比较有优势。主要功能向消息池投递消息(MessageQueue.enqueueMessage)和取走消息池的消息(MessageQueue.next);
  • Handler:消息辅助类,主要功能向消息池发送各种消息事件(Handler.sendMessage)和处理相应消息事件(Handler.handleMessage);
  • Looper:不断循环执行(Looper.loop),从MessageQueue中读取消息,按分发机制将消息分发给目标处理者。

三者之间的主要关系:

每个线程中只能存在一个Looper,Looper是保存在 ThreadLocal 中的。主线程(UI线程)在main 方法中已经自动创建了一个Looper,在其他线程中需要手动创建 Looper。每个线程中可以有多个Handler,即一个Looper可以处理来自多个Handler的消息。 Looper中维护一个MessageQueue,来维护消息队列,消息队列中的Message可以来自不同的Handler。

2.必知题目

Handler 设计理念

1.Handler 存在的意义,为什么被这样设计,有什么用?

Handler主要作用就是用来切换线程,它管理着所有与界面有关的消息事件。

总结一句话:Hanlder的存在就是为了解决在子线程中无法访问 UI 的问题。

2.为什么不能在子线程中更新 UI,真的不能更新么?

Android中的UI控件访问是非线程安全的。

如果加锁呢?

  • 会降低UI访问的效率:本身UI控件就是离用户比较近的一个组件,加锁之后自然会发生阻塞,那么UI访问的效率会降低,最终反应到用户端就是这个手机有点卡

Android设计出了单线程模型来处理UI操作,再搭配上Handler,是一个比较合适的解决方案。

3.子线程更新 UI 出现崩溃的原因,怎么解决?

崩溃发生在 ViewRootImpl 类的checkThread 方法中:

void checkThread() {
   if (mThread != Thread.currentThread()) {
       throw new CalledFromWrongThreadException(
           "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
   }
}  

其实就是判断了当前线程 是否是ViewRootImpl创建时候的线程,如果不是,就会崩溃。而 ViewRootImpl 创建的时机就是界面被绘制的时候,也就是onResume之后,所以如果在子线程进行UI更新,就会发现当前线程(子线程)和 View 创建的线程(主线程)不是同一个线程,发生崩溃。

解决办法:

  • 在新建视图的线程进行这个视图的UI更新,主线程创建View,主线程更新View。
  • ViewRootImpl创建之前进行子线程的UI更新,比如onCreate方法中进行子线程更新UI。
  • 子线程切换到主线程进行UI更新,比如Handler、view.post方法(推荐)。

MessageQueue 相关:

1.MessageQueue 的作用,及数据结构?

Android中采用了链表的形式来实现这个队列,也方便了数据的插入和删除。无论是哪种方法发送消息,都会走到sendMessageDelayed

 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;
   return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

消息插入的过程:

首先设置了Message的when字段,也就是代表了这个消息的处理时间,然后判断当前队列是不是为空,是不是即时消息,是不是执行时间when大于表头的消息时间,满足任意一个,就把当前消息msg插入到表头。
否则,就需要遍历这个队列,也就是链表,找出when小于某个节点的when,找到后插入。插入消息就是通过消息的执行时间,也就是when字段,来找到合适的位置插入链表。具体方法就是通过死循环,使用快慢指针 p 和 prev,每次向后移动一格,直到找到某个节点p的when大于我们要插入消息的when字段,则插入到p和prev之间。或者遍历到链表结束,插入到链表结尾。

所以,MessageQueue就是一个用于存储消息、用链表实现的特殊队列结构。

2.延迟消息是怎么实现的?

无论是即时消息还是延迟消息,都是计算出具体的时间,然后作为消息的when字段进程赋值。然后在MessageQueue中找到合适的位置(安排when小到大排列),并将消息插入到MessageQueue中。这样,MessageQueue就是一个按照消息时间排列的一个链表结构。

3.MessageQueue的消息是如何取出来的?

内部通过 next() 死循环来获取消息,死循环就是保证一定要返回一条消息。如果没有可用消息,那么就阻塞在这里,一直到有新消息的到来。

其中,nativePollOnce方法就是阻塞方法,nextPollTimeoutMillis就是阻塞的时间

那什么时候会阻塞呢?两种情况:

1、有消息,但是当前时间小于消息执行时间

if (now < msg.when) {
    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
}
//这时候阻塞时间就是消息时间减去当前时间,然后进入下一次循环,阻塞。

2、没有消息的时候

 nextPollTimeoutMillis = -1;//表示一直阻塞

4.MessageQueue没有消息的时候会怎样,阻塞之后如何唤醒?及 pipe/epoll 机制?

当消息不可用或者没有消息的时候就会阻塞在next方法,而阻塞的办法是通过 pipe/epoll 机制

是一种IO多路复用的机制,具体逻辑就是一个进程可以监视多个描述符,当某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进行相应的读写操作,这个读写操作是阻塞的。在Android中,会创建一个Linux管道(Pipe)来处理阻塞和唤醒。

  • 当消息队列为空,管道的读端等待管道中有新内容可读,就会通过epoll机制进入阻塞状态。
  • 当有消息要处理,就会通过管道的写端写入内容,唤醒主线程。

5.同步屏障和异步消息是怎么实现的,已经它们的应用场景是怎样的?

同步屏障详细博客介绍:

Handler中有三种消息类型:

  • 同步消息 :即普通消息
  • 异步消息:通过 setAsynchronous(true)设置的消息
  • 同步屏障消息:通过postSyncBarrier方法添加的消息,特点是targe t为空,也就是没有对应的handler。

这三者之间的关系如何呢?

  • 正常情况下,同步消息和异步消息都是正常被处理,也就是根据时间when来取消息,处理消息。
  • 当遇到同步屏障消息的时候,就开始从消息队列里面去找异步消息,找到了再根据时间决定阻塞还是返回消息。

也就是说同步屏障消息不会被返回,它只是一个标志,一个工具,遇到它就代表要去先行处理异步消息了。所以同步屏障和异步消息的存在的意义就在于有些消息需要“加急处理”

应用场景:

UI绘制中:scheduleTraversals

 void scheduleTraversals() {
   if (!mTraversalScheduled) {
       mTraversalScheduled = true;
       // 同步屏障,阻塞所有的同步消息
       mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
       // 通过 Choreographer 发送绘制任务
       mChoreographer.postCallback(
            Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
   }
}
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);
msg.arg1 = callbackType;
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);

6.Message消息被分发之后怎么处理,消息是如何复用的?

在执行完 dispatchMessage 后会有: msg.recycleUnchecked(),将 msg 的所有参数制空,释放了所有资源,将当前的空消息插入到sPool表头。

sPool就是一个消息对象池,它也是一个链表结构的消息,最大长度为50。

**消息复用过程:**直接从消息池中获取,如果获取不到才会重新创建。

Looper相关:

1.Looper的作用?怎么获取当前线程的 Looper?为什么不直接用 Map 存储线程和对象呢?

Looper就是一个管理消息队列的角色。会从 MessageQueue 中不断的查找消息,也就是 loop 方法,并将消息交回给 Handler 进行处理,而 Looper就是从 ThreadLocal 中获取。

2.ThreadLocal的运行机制?这种设计有什么好处?

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
       ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
       if (e != null) {
         	@SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
       }
    }
    return setInitialValue();
}

public void set(T value) {
   Thread t = Thread.currentThread();
   ThreadLocalMap map = getMap(t);
   if (map != null)
      map.set(this, value);
   else
   createMap(t, value);
}

在每个线程中都有一个threadLocals变量,这个变量存储着 ThreadLocal 和对应的需要保存的对象。这样带来的好处就是,在不同的线程,访问同一个ThreadLocal对象,但是能获取到的值却不一样。其内部获取到的Map不同,Map和Thread绑定,所以虽然访问的是同一个ThreadLocal对象,但是访问的Map却不是同一个,所以取得值也不一样。

为什么不直接用Map存储线程和对象呢?

打个比方:

  • ThreadLocal就是老师。
  • Thread就是同学。
  • Looper(需要的值)就是铅笔。

现在老师买了一批铅笔,然后想把这些铅笔发给同学们,怎么发呢?两种办法:

  • 1、老师把每个铅笔上写好每个同学的名字,放到一个大盒子里面去(map),用的时候就让同学们自己来找。

这种做法就是Map里面存储的是同学和铅笔,然后用的时候通过同学来从这个Map里找铅笔。

这种做法就有点像使用一个Map,存储所有的线程和对象,不好的地方就在于会很混乱,每个线程之间有了联系,也容易造成内存泄漏。

  • 2、老师把每个铅笔直接发给每个同学,放到同学的口袋里(map),用的时候每个同学从口袋里面拿出铅笔就可以了。

这种做法就是Map里面存储的是老师和铅笔,然后用的时候老师说一声,同学只需要从口袋里拿出来就行了。很明显这种做法更科学,这也就是ThreadLocal的做法,因为铅笔本身就是同学自己在用,所以一开始就把铅笔交给同学自己保管是最好的,每个同学之间进行隔离。

3.还有哪些场景会使用到 ThreadLocal?

Choreographer主要是主线程用的,用于配合 VSYNC中断信号。所以这里使用ThreadLocal更多的意义在于完成线程单例的功能。

4.Looper的创建方式,quitAllow字段的作用?

同一个线程,只能创建一个Looper,多次创建会报错。

quitAllow 是是否允许退出。

quit方法一般是什么时候使用呢?

  • 主线程中,一般情况下肯定不能退出,因为退出后主线程就停止了。所以是当APP需要退出的时候,就会调用quit方法,涉及到的消息是EXIT_APPLICATION,大家可以搜索下。
  • 子线程中,如果消息都处理完了,就需要调用quit方法停止消息循环。

5.Looper内部是死循环,为什么不会卡死?

  • 1、主线程本身就是需要一只运行的,因为要处理各个View,界面变化。所以需要这个死循环来保证主线程一直执行下去,不会被退出。
  • 2、真正会卡死的操作是在某个消息处理的时候操作时间过长,导致掉帧、ANR,而不是loop方法本身。
  • 3、在主线程以外,会有其他的线程来处理接受其他进程的事件,比如Binder线程(ApplicationThread),会接受AMS发送来的事件
  • 4、在收到跨进程消息后,会交给主线程的Hanlder再进行消息分发。所以Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop,当收到不同Message时则采用相应措施,比如收到msg=H.LAUNCH_ACTIVITY,则调用ActivityThread.handleLaunchActivity()方法,最终执行到onCreate方法。
  • 5、当没有消息的时候,会阻塞在loop的queue.next()中的nativePollOnce()方法里,此时主线程会释放CPU资源进入休眠状态,直到下个消息到达或者有事务发生。所以死循环也不会特别消耗CPU资源。

Handler相关:

1.Message是如何进行消息分发的,怎么与 Handler进行绑定?

通过 msg.target.dispatchMessage(msg) 来分发消息。

在使用Hanlder发送消息的时候,会设置msg.target = this,所以target就是当初把消息加到消息队列的那个Handler。

2.Handler 中 post 和 sendMessage 区别?

Hanlder中主要的发送消息可以分为两种:

  • post(Runnable)
  • sendMessage
public final boolean post(@NonNull Runnable r) {
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
   Message m = Message.obtain();
   m.callback = r;
   return m;
}

post和sendMessage的区别就在于:post方法给Message设置了一个callback

息处理的方法dispatchMessage:

    public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
        //1.如果 msg.callback 不为 null,通过post方法发送消息的时候,会把消息交给这个msg.callback进行处理,然后就没有后续了。
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            //2.如果msg.callback为空,也就是通过sendMessage发送消息的时候,会判断Handler当前的mCallback是否为空,如果不为空就交给Handler.Callback.handleMessage处理。
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            //3.如果mCallback.handleMessage返回false,则调用handler类重写的handleMessage方法。
            handleMessage(msg);
        }
    }

    private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
    }

所以post(Runnable) 与 sendMessage的区别就在于后续消息的处理方式,是交给msg.callback还是 Handler.Callback或者Handler.handleMessage

3.Handler.Callback.handleMessage 和 Handler.handleMessage 的区别?

区别在于Handler.Callback.handleMessage方法是否返回true:

  • 如果为true,则不再执行Handler.handleMessage
  • 如果为false,则两个方法都要执行。

拓展:

1.IdleHandler 作用及使用场景?

MessageQueue没有消息的时候,就会阻塞在next方法中,其实在阻塞之前,MessageQueue还会做一件事,就是检查是否存在IdleHandler,如果有,就会去执行它的queueIdle方法。

 private IdleHandler[] mPendingIdleHandlers;

    Message next() {
        int pendingIdleHandlerCount = -1;
        for (;;) {
            synchronized (this) {
                //1. 当消息执行完毕,即当前线程处于空闲状态,就设置pendingIdleHandlerCount
                if (pendingIdleHandlerCount < 0
                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
                }
                
                //2.初始化mPendingIdleHandlers
                if (mPendingIdleHandlers == null) {
                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
                }
                //mIdleHandlers转为数组
                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
            }

            // 遍历数组,处理每个IdleHandler
            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);
                }

                //如果queueIdle方法返回false,则处理完就删除这个IdleHandler
                if (!keep) {
                    synchronized (this) {
                        mIdleHandlers.remove(idler);
                    }
                }
            }

            // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
            pendingIdleHandlerCount = 0;
        }
    }

当没有消息处理的时候,就会去处理这个mIdleHandlers集合里面的每个IdleHandler对象,并调用其queueIdle方法。最后根据queueIdle返回值判断是否用完删除当前的IdleHandler

IdleHandler就是当消息队列里面没有当前要处理的消息了,需要阻塞之前,可以做一些空闲任务的处理。

常见应用场景:

启动优化

  • 我们一般会把一些事件(比如界面view的绘制、赋值)放到onCreate方法或者onResume方法中。但是这两个方法其实都是在界面绘制之前调用的,也就是说一定程度上这两个方法的耗时会影响到启动时间。所以我们可以把一些操作放到IdleHandler中,也就是界面绘制完成之后才去调用,这样就能减少启动时间了

2.HandlerThread原理及使用场景?

public class HandlerThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
    }
    
}    

HandlerThread就是一个封装了Looper的Thread类。

就是为了让我们在子线程里面更方便的使用Handler。

这里的加锁就是为了保证线程安全,获取当前线程的Looper对象,获取成功之后再通过notifyAll方法唤醒其他线程,

3.IntentService 原理及使用场景?

  • 首先,这是一个Service
  • 并且内部维护了一个HandlerThread,也就是有完整的Looper在运行。
  • 还维护了一个子线程的ServiceHandler
  • 启动Service后,会通过Handler执行onHandleIntent方法。
  • 完成任务后,会自动执行stopSelf停止当前Service。

所以,这就是一个可以在子线程进行耗时任务,并且在任务执行后自动停止的Service

4.BlockCanary的原理?

BlockCanary是一个用来检测应用卡顿耗时的三方库。

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);
        }
    }
}

loop方法内有一个Printer类,在dispatchMessage处理消息的前后分别打印了两次日志。把这个日志类Printer替换成我们自己的Printer

5.Handler的内存泄露问题?

6.如何利用Handler设计一个不崩溃的 App?

主线程崩溃,其实都是发生在消息的处理内,包括生命周期、界面绘制。所以如果我们能控制这个过程,并且在发生崩溃后重新开启消息循环,那么主线程就能继续运行

Handler(Looper.getMainLooper()).post {
        while (true) {
            //主线程异常拦截
            try {
                Looper.loop()
            } catch (e: Throwable) {
            }
        }
}

3.源码解析

1.Looper

要想使用消息机制,首先要创建一个Looper。 初始化Looper 无参情况下,默认调用prepare(true);表示的是这个Looper可以退出,而对于false的情况则表示当前Looper不可以退出。

 public static void prepare() {
        prepare(true);
    }

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

这里看出,不能重复创建Looper,只能创建一个。创建Looper,并保存在ThreadLocal。其中ThreadLocal是线程本地存储区(Thread Local Storage,简称为TLS),每个线程都有自己的私有的本地存储区域,不同线程之间彼此不能访问对方的TLS区域。

开启Looper

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();  //获取TLS存储的Looper对象 
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue;  //获取Looper对象中的消息队列

    Binder.clearCallingIdentity();
    final long ident = Binder.clearCallingIdentity();

    for (;;) { //进入loop的主循环方法
        Message msg = queue.next(); //可能会阻塞,因为next()方法可能会无限循环
        if (msg == null) { //消息为空,则退出循环
            return;
        }
		//`BlockCanary`是一个用来检测应用卡顿耗时的三方库。就是设置了自定义的 Printer
        Printer logging = me.mLogging;  //默认为null,可通过setMessageLogging()方法来指定输出,用于debug功能
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg); //获取msg的目标Handler,然后用于分发Message 
        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }

        final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
        if (ident != newIdent) {
         
        }
        msg.recycleUnchecked(); 
    }
}

​ loop()进入循环模式,不断重复下面的操作,直到消息为空时退出循环: 读取MessageQueue的下一条Message(关于next(),后面详细介绍); 把Message分发给相应的target。

当next()取出下一条消息时,队列中已经没有消息时,next()会无限循环,产生阻塞。等待MessageQueue中加入消息,然后重新唤醒。

主线程中不需要自己创建Looper,这是由于在程序启动的时候,系统已经帮我们自动调用了Looper.prepare()方法。查看ActivityThread中的main()方法,代码如下所示:

  public static void main(String[] args) {
		..........................
        Looper.prepareMainLooper();
  		..........................
        Looper.loop();
 		 ..........................
    }

其中prepareMainLooper()方法会调用prepare(false)方法。

2.Handler

创建Handler

public Handler() {
    this(null, false);
}

public Handler(Callback callback, boolean async) {
   .................................
    //必须先执行Looper.prepare(),才能获取Looper对象,否则为null.
    mLooper = Looper.myLooper();  //从当前线程的TLS中获取Looper对象
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException("");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue; //消息队列,来自Looper对象
    mCallback = callback;  //回调方法
    mAsynchronous = async; //设置消息是否为异步处理方式
}

对于Handler的无参构造方法,默认采用当前线程TLS中的Looper对象,并且callback回调方法为null,且消息为同步处理方式。只要执行的Looper.prepare()方法,那么便可以获取有效的Looper对象。

3.发送消息

发送消息有几种方式,但是归根结底都是调用了sendMessageAtTime()方法。在子线程中通过Handler的post()方式或send()方式发送消息,最终都是调用了sendMessageAtTime()方法。

post方法

 public final boolean post(Runnable r)
    {
       return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
    }
public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis)
    {
        return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);
    }
 public final boolean postAtTime(Runnable r, Object token, long uptimeMillis)
    {
        return sendMessageAtTime(getPostMessage(r, token), uptimeMillis);
    }
 public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
    {
        return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
    }

send方法

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

就连子线程中调用Activity中的runOnUiThread()中更新UI,其实也是发送消息通知主线程更新UI,最终也会调用sendMessageAtTime()方法。

 public final void runOnUiThread(Runnable action) {
        if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
            mHandler.post(action);
        } else {
            action.run();
        }
    }

如果当前的线程不等于UI线程(主线程),就去调用Handler的post()方法,最终会调用sendMessageAtTime()方法。否则就直接调用Runnable对象的run()方法。下面我们就来一探究竟,到底sendMessageAtTime()方法有什么作用?


sendMessageAtTime()

 public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
       //其中mQueue是消息队列,从Looper中获取的
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        //调用enqueueMessage方法
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }
 private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        //调用MessageQueue的enqueueMessage方法
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

可以看到sendMessageAtTime()方法的作用很简单,就是调用MessageQueue 的 enqueueMessage()方法,往消息队列中添加一个消息。
下面来看enqueueMessage()方法的具体执行逻辑。
enqueueMessage()

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    // 每一个Message必须有一个target
    if (msg.target == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
    }
    if (msg.isInUse()) {
        throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
    }
    synchronized (this) {
        if (mQuitting) {  //正在退出时,回收msg,加入到消息池
            msg.recycle();
            return false;
        }
        msg.markInUse();//标记为已使用
        msg.when = when;
        Message p = mMessages;
        boolean needWake;
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
            //p为null(代表MessageQueue没有消息) 或者msg的触发时间是队列中最早的, 则进入该该分支
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
            needWake = mBlocked; 
        } else {
            //将消息按时间顺序插入到MessageQueue。一般地,不需要唤醒事件队列,除非
            //消息队头存在barrier,并且同时Message是队列中最早的异步消息。
            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;
            prev.next = msg;
        }
        if (needWake) {
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
    return true;
}

MessageQueue是按照Message触发时间的先后顺序排列的,队头的消息是将要最早触发的消息。当有消息需要加入消息队列时,会从队列头开始遍历,直到找到消息应该插入的合适位置,以保证所有消息的时间顺序。

4.获取消息

当发送了消息后,在MessageQueue维护了消息队列,然后在Looper中通过loop()方法,不断地获取消息。上面对loop()方法进行了介绍,其中最重要的是调用了queue.next()方法,通过该方法来提取下一条信息。下面我们来看一下next()方法的具体流程。
next()

Message next() {
    final long ptr = mPtr;
    if (ptr == 0) { //当消息循环已经退出,则直接返回
        return null;
    }
    int pendingIdleHandlerCount = -1; // 初始值为 -1
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
            Binder.flushPendingCommands();
        }
        //阻塞操作,当等待nextPollTimeoutMillis时长,或者消息队列被唤醒,都会返回
        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
        synchronized (this) {
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {
                //当消息Handler为空时,查询MessageQueue中的下一条异步消息msg,为空则退出循环。搭配同步屏障一起使用。
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    //当异步消息触发时间大于当前时间,则设置下一次轮询的超时时长
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    // 获取一条消息,并返回
                    mBlocked = false;
                    if (prevMsg != null) {
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    //设置消息的使用状态,即flags |= FLAG_IN_USE
                    msg.markInUse();
                    return msg;   //成功地获取MessageQueue中的下一条即将要执行的消息
                }
            } else {
                //没有消息
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
         //消息正在退出,返回null
            if (mQuitting) {
                dispose();
                return null;
            }
            ...............................
    }
}

nativePollOnce是阻塞操作,其中nextPollTimeoutMillis代表下一个消息到来前,还需要等待的时长;当nextPollTimeoutMillis = -1时,表示消息队列中无消息,会一直等待下去。 可以看出next()方法根据消息的触发时间,获取下一条需要执行的消息,队列中消息为空时,则会进行阻塞操作。

5.分发消息

在loop()方法中,获取到下一条消息后,执行msg.target.dispatchMessage(msg),来分发消息到目标Handler对象。
下面就来具体看下dispatchMessage(msg)方法的执行流程。

dispatchMessage()

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        //当Message存在回调方法,回调msg.callback.run()方法;
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            //当Handler存在Callback成员变量时,回调方法handleMessage();
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        //Handler自身的回调方法handleMessage()
        handleMessage(msg);
    }
}
private static void handleCallback(Message message) {
        message.callback.run();
    }

分发消息流程:

当Message的msg.callback不为空时,则回调方法msg.callback.run();
当Handler的mCallback不为空时,则回调方法mCallback.handleMessage(msg)
最后调用Handler自身的回调方法handleMessage(),该方法默认为空,Handler子类通过覆写该方法来完成具体的逻辑。

消息分发的优先级:

Message的回调方法:message.callback.run(),优先级最高;
Handler中Callback的回调方法:Handler.mCallback.handleMessage(msg),优先级仅次于1;
Handler的默认方法:Handler.handleMessage(msg),优先级最低。

对于很多情况下,消息分发后的处理方法是第3种情况,即Handler.handleMessage(),一般地往往通过覆写该方法从而实现自己的业务逻辑

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