Handler全家桶之 —— Handler 原始碼解析

蘆葦科技App技術團隊發表於2019-03-21

本篇文章已授權微信公眾號 guolin_blog (郭霖)獨家釋出

本文首發於本人簡書

前言


好記性不如爛筆頭。

這是一個系列文章,將會包括:

Handler 是 Android 開發中舉足輕重的一種執行緒機制,很多地方,包括 Android 原始碼都不少地方用到了這個。

這篇文章將會從原始碼角度分析 Handler 機制以及一些常見的疑惑點。

注意:文章較長,推薦閱讀順序如下

  • 順序閱讀(推薦)
  • 時間不充足,或者感覺枯燥,可以先看3.7的梳理以及第5點總結部分,再回頭看其他細節
  • 檢視目錄,根據感興趣的內容閱讀
  • 收藏後慢慢看(牆裂推薦【手動滑稽】)

目錄

1. 作用

2. 基本用法

3. 原始碼解析

  • 3.1 為什麼 Handler 能夠切換執行緒執行?
  • 3.2 Handler.post(Runnable) 方法是執行在新的執行緒嗎?
  • 3.3 Handler(Callback) 跟 Handler() 這兩個構造方法的區別在哪?
  • 3.4 子執行緒可以建立 Handler 嗎?
  • 3.5 為什麼主執行緒不用呼叫 Looper.prepare() ?
  • 3.6 為什麼建立 Message 物件推薦使用 Message.obtain()獲取?
  • 3.7 梳理

4. 常見問題&技巧

  • 4.1 為什麼 Handler 會造成記憶體洩漏?
  • 4.2 怎麼防止 Handler 記憶體洩漏?
  • 4.3 Loop.loop() 為什麼不會造成應用卡死?

5. 總結


1. 作用

Handler 是一種用於執行緒間的訊息傳遞機制。

因為 Android 中不允許在非主執行緒更新UI,所以最常使用的地方就是用於子執行緒獲取某些資料後進行UI的更新。


2.基本用法

step1:建立Handler例項

//1.自定義Handler類
static class CustomHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        //更新UI等操作
    }
}

CustomHandler customHandler = new CustomHandler();

//2.內部類
Handler innerHandler = new Handler(){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        //更新UI等操作
    }
};

//3.callback方式
Handler callbackHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        //更新UI等操作
        return true;
    }
});
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step2:傳送訊息

 //1.傳送普通訊息
 Message msg = Message.obtain();
 msg.what = 0; //標識
 msg.obj = "這是訊息體"; //訊息內容
 innerHandler.sendMessage(msg);
 
 //2.傳送Runnale訊息
 innerHandler.post(new Runnable() {
     @Override
     public void run() {
         //更新UI等操作,訊息接收後執行此方法
     }
 });
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Handler 的建立以及訊息的傳送都有很多種方法,各種方式的異同會在下面講到。


3. 原始碼分析

帶著問題看原始碼 —— 魯某

ps:本文原始碼基於 API 28 ,即 Android P / Android 9

先丟擲我們的第一個問題:

3.1 為什麼 Handler 能夠切換執行緒執行?

我們在傳送 Message 的時候在子執行緒,為什麼執行的時候就切換成了主執行緒?想要知道答案,基本就要把 Handler 的執行流程給瞭解一遍。

因為最終的處理是在 handleMessage方法中進行的,所以我們看看 handleMessage方法是怎麼被呼叫起來的。

先打個 debug , 看看呼叫鏈:

圖1.jpg

畫個圖直觀一點:

呼叫流程.png

可能有點奇怪,整個呼叫流程都沒有出現我們傳送訊息的方法,那我們傳送的 Message 物件在哪裡被使用了呢?

看下上圖的 Step 2 ,在 loop() 方法裡面呼叫了 msg.target.dispatchMessage(msg) 方法,debug 中檢視 msg 物件的屬性,發現這個 msg 正是我們傳送的那個 Message物件,這個 target 就是在 MainActivity 中建立的 Handler 物件。

也就是說,我們傳送訊息後,不知道什麼原因,Looper.loop() 方法內會拿到我們傳送的訊息,並且最終會呼叫傳送該訊息的 Handler 的 handleMessage(Message msg)方法。先看看 loop() 方法是怎麼拿到我們的 Message 的:

// Looper.java ,省略部分程式碼
loop(){
    final Looper me = myLooper();
    if (me == null) {
        throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
    }
    final MessageQueue queue = me.mQueue;
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block  , 從佇列取出一個msg
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg); //Handler處理訊息
        msg.recycleUnchecked();  //回收msg
    }
}
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首先,loop()方法會判斷當前執行緒是否已經呼叫了 Looper.prepare(),如果沒有,則拋異常,這就是我們建立非主執行緒的 Handler 為什麼要呼叫Looper.prepare()的原因。而主執行緒中會在上面流程圖的 Step 1 中,即 main() 方法裡面呼叫了 prepare 方法,所以我們建立預設(主執行緒)的 Handler 不需要額外建立 Looper 。

loop() 裡面是一個死迴圈,只有當msg為空時才退出該方法。msg 是從 queue.next 中取出來的,這個 queue 就是我們經常聽到的訊息佇列了(MessageQueue ),看看 next 方法的實現:

//MessageQueue.java ,刪減部分程式碼
Message next() {
    final long ptr = mPtr;
    if (ptr == 0) {
        //如果佇列已經停止了(quit or dispose)
        return null;
    }
    for (;;) {
        synchronized (this) {
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();   //獲取當前時間
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {
                 //msg == target 的情況只能是屏障訊息,即呼叫postSyncBarrier()方法
                //如果存在屏障,停止同步訊息,非同步訊息還可以執行
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());  //找出非同步訊息,如果有的話
            }
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    //當前訊息還沒準備好(時間沒到)
                    nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                } else {
                    // 訊息已準備,可以取出
                    if (prevMsg != null) {
                        //有屏障,prevMsg 為非同步訊息 msg 的前一節點,相當於拿出 msg ,連結前後節點
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        //沒有屏障,msg 即頭節點,將 mMessages 設為新的頭結點
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;  //斷開即將執行的 msg
                    msg.markInUse(); //標記為使用狀態
                    return msg;  //返回取出的訊息,交給Looper處理
                }
            } 
            // Process the quit message now that all pending messages have been ha
            if (mQuitting) {
                //佇列已經退出
                dispose();
                return null;  //返回null後Looper.loop()方法也會結束迴圈
            }
    }
}
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原始碼中可以發現,雖然 MessageQueue 叫訊息佇列,但卻是使用了連結串列的資料結構來儲存訊息。 next()方法會從連結串列的頭結點開始,先看看頭結點是不是訊息屏障(ViewRootImpl使用了這個機制),如果是,那麼就停止同步訊息的讀取,非同步訊息照常運作。

如果有訊息,還會判斷是否到了訊息的使用時間,比如我們傳送了延時訊息,這個訊息不會馬上呼叫,而是繼續迴圈等待,直到訊息可用。這裡就有一個新的問題2:**問什麼 next()中一直迴圈卻不會導致應用卡死?**這個問題等下再說。

到這裡,我們就大致能理清 Handler.handleMessage()方法是怎麼調起來的了。但是MessageQueue裡面的訊息是怎麼來的呢?這個其實不看原始碼也能猜出來了,肯定是由我們傳送的訊息那裡傳過來的,但是為了理解更深刻,還是得看看訊息是怎麼傳遞到訊息佇列中的(MessageQueue );

//Handler.java
public final boolean sendMessage(Message msg){
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

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

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
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可以看到,sendMessage()方法最終是呼叫了 sendMessageAtTime()方法,分析下這個方法,首先將會拿到一個訊息佇列 mQueue,這個佇列是在建立 Looper的時候預設初始化的,然後會呼叫enqueueMessage()方法進隊:

//Handler.java
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
複製程式碼

這個進隊方法裡面會將msg.target設為當前Handler,也就是上面說到的 Looper.loop()方法內最終呼叫的msg.target.dispatchMessage(msg)的這個 msg 的 target 來源。

如果當前 Handler 是非同步的話,還會將傳送的訊息置為同步訊息,這個 mAsynchronous 標識是我們構造 Handler 的是否傳遞的引數,預設為 false

最後就是真正的進隊方法 MessageQueue.enqueueMessage :

//MessageQueue.java  刪減部分程式碼
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    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) {
            msg.recycle();
            return false;
        }
        msg.markInUse();
        msg.when = when;  //賦值呼叫時間
        Message p = mMessages;  //頭結點
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
            //佇列中沒有訊息 或者 時間為0 或者 比頭結點的時間早
            //插入到頭結點中
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
        } else {
            Message prev;
            for (;;) {
                prev = p;
                p = p.next;
                if (p == null || when < p.when) {  //類似插入排序,找到合適的位置
                    break;
                }
            }
            // 結點插入
            msg.next = p; 
            prev.next = msg;
        }
    }
    return true;
}
複製程式碼

剛開始會進行一系列的判斷,然後根據時間來作為一個排隊依據進行進隊操作,需要注意的是:訊息佇列是使用連結串列作為資料的儲存結構,是可以插隊的,即不存在傳送了延時訊息不會阻塞訊息佇列。

再跟上面的出隊方法聯絡起來,就會發現,非同步訊息並不會立刻執行,而是根據時間,完全跟同步訊息一樣的順序插入佇列中。非同步訊息與同步訊息唯一的區別就是當有訊息屏障時,非同步訊息還可以執行,而同步訊息則不行。

整個Handler的大體執行機制到此應該有了一個比較清晰的輪廓了。

總結一下:Handler 傳送的執行緒不處理訊息,只有Looper.loop()將訊息取出來後再進行處理,所以在Handler機制中,無論傳送訊息的Handler物件處於什麼執行緒,最終的處理都是執行在 Looper.loop() 所在的執行緒。

比如:一個新的執行緒 Thread1 傳送了一個訊息 Msg1,這個執行緒的工作僅僅是將訊息儲存到訊息佇列而已,並沒有下一步了,然後等待 Looper.loop() 處理到 Msg1 的時候(loop()方法一直執行在最開始呼叫它的執行緒,比如主執行緒),再將 Msg1 進行處理,所以最終就從 Thread1 切換到了主執行緒中執行。

可以拉到下面3.7小節看下流程圖,更清晰一些


3.2 Handler.post(Runnable) 方法是執行在新的執行緒嗎?

Handler 中傳送訊息的方法多達十幾個,分為 sendXXX 以及 postXXX ,這裡看看主要的幾個 post 型別方法:

//Handler.java 
public final boolean post(Runnable r){
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis){
    return sendMessageAtTime(getPostMessage(r), uptimeMillis);
}

...
複製程式碼

幾個 post 方法都是呼叫了相應的sendXXX 方法,然後用getPostMessage(Runnable r) 構建 Message 物件:

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m;
}
複製程式碼

這裡獲取到訊息後,將 Runnable賦值給 Message.callback ,那這個 callback 有什麼用呢?上面的整體流程分析中,我們知道 Looper.loop()會呼叫 msg.target.dispatchMessage(msg),這個target 就是 Handler 了,那麼看一下這個方法的具體實現:

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

private static void handleCallback(Message message) {
    message.callback.run();
}
複製程式碼

到這一步終於水落石出了,如果是用 postXXX 方法傳送的訊息,就會呼叫 handleCallback(msg) 方法,即呼叫我們post方法裡傳遞的 Runnable 物件的run()方法。

也就是說,Runnable 跟執行緒沒有半毛錢關係,他只是一個回撥方法而已,只不過我們平時建立執行緒的時候使用多了,誤以為他跟執行緒有什麼py交易。


3.3 Handler(Callback) 跟 Handler() 這兩個構造方法的區別在哪?

接著看3.2講到的 dispatchMessage() 方法剩下的邏輯。

如果 msg 沒有 callback 的話,那麼將會判斷 mCallback 是否為空,這個 mCallback 就是構造方法種傳遞的那個 Callback ,如果 mCallback為空,那麼就呼叫 Handler 的 handleMessage(msg) 方法,否則就呼叫 mCallback.handleMessage(msg) 方法,然後根據 mCallback.handleMessage(msg)的返回值判斷是否攔截訊息,如果攔截(返回 true),則結束,否則還會呼叫 Handler#handleMessage(msg)方法。

也就是說:Callback.handleMessage() 的優先順序比 Handler.handleMessage()要高 。如果存在Callback,並且Callback#handleMessage() 返回了 true ,那麼Handler#handleMessage()將不會呼叫。

除了這點,還有什麼區別嗎?暫時真沒發現。


3.4 子執行緒可以建立 Handler 嗎?

問題可能有些模糊,意思是可以在子執行緒回撥 handleMessage()嗎。

上面理清了 Handler 的執行流程,但是建立流程好像還沒怎麼說,先看看 Handler 是怎麼建立的:

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

public Handler(Callback callback) {
    this(callback, false);
}

public Handler(boolean async) {
    this(null, async);
}

public Handler(Callback callback, boolean async) {
    if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
        final Class<? extends Handler> klass = getClass();
        if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
                (klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
            Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
                klass.getCanonicalName());
        }
    }
    mLooper = Looper.myLooper();
    if (mLooper == null) {
        throw new RuntimeException(
            "Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
                    + " that has not called Looper.prepare()");
    }
    mQueue = mLooper.mQueue;
    mCallback = callback;
    mAsynchronous = async;
}

複製程式碼

先看上面這部分不傳 Looper 的構造方法,這些方法最終都是呼叫了Handler(Callback callback, boolean async) 方法,所以直接看這個方法就行,一開始會在方法體內檢測是否有潛在的記憶體洩漏風險,相信大家都有過被這東西煩過,看圖:

potential_leaks.jpg

這種被黃色支配的感覺不太舒服,可以在例項上面新增註解@SuppressLint("HandlerLeak")來去掉提示,但是這只是去掉提示而已,別忘了處理潛在的記憶體洩漏。

接著看下面,首先會呼叫 Looper.myLooper()方法拿到當前執行緒的 Looper 例項,如果為空,則拋異常,看看myLooper()具體是怎樣的:

//Looper.java
public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}
複製程式碼

直接就是呼叫了 sThreadLocal的 get 方法,這個sThreadLocal是一個靜態的 ThreadLocal 常量,看名字就能猜到與執行緒相關,具體的就不深究了。可以先把他看成一個執行緒id 與 Looper 的 map 鍵值對。既然有 get() ,那麼就應該有 set() ,那麼 Looper 是在哪裡被存進去的呢?

//Looper.java
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));
}
複製程式碼

原來是在 Looper.prepare() 方法中被傳進去的,並且 sThreadLocal 中每個執行緒都只能有一個 Looper 例項。需要注意的是,prepare()方法並沒有呼叫 Looper#loop()方法,經過上面的流程分析也知道,這個 loop() 方法啟動才能處理髮送的訊息,所以子執行緒建立 Handler 除了需要呼叫 Looper.prepare()外,還需要呼叫 Looper.loop()啟動。

也就說明,任何執行緒都可以建立 Handler,只要當前執行緒呼叫了 Looper.prepare()方法,那麼就可以使用 Handler 了,而且同一執行緒內就算建立 n 個 Handler 例項,也只對應一個 Looper,即對應一個訊息佇列。

理一理邏輯:Handler 機制要求建立 Handler 的執行緒必須先呼叫 Looper.prepare() 方法來初始化,初始化過程中會將當前執行緒的 Looper 存起來,如果沒有進行 Looper 的初始化,將會拋異常,要啟動 Looper ,還需要呼叫 loop() 方法。


3.5 為什麼主執行緒不用呼叫 Looper.prepare() ?

上面說了,每個執行緒要建立 Handler 就必須要呼叫 Looper.prepare進行初始化,那麼為什麼我們平時在主執行緒建立 Handler 則不需要呼叫?

通過3.1 中的 debug 呼叫鏈就可以知道,主執行緒的 loop()方法是在 ActivityThread#main()方法中被呼叫的,那麼看看 main() 方法:

//ActivityThread.java 刪減部分程式碼
public static void main(String[] args) {
    Looper.prepareMainLooper();
    Looper.loop();
}
複製程式碼

到這裡就能明白了,在App啟動的時候系統預設啟動了一個主執行緒的 Looper,prepareMainLooper()也是呼叫了 prepare()方法,裡面會建立一個不可退出的 Looper,並 set 到 sThreadLocal物件當中。


3.6 為什麼建立 Message 物件推薦使用 Message.obtain()獲取?

Message 物件有兩種方式可以獲得,一種是直接 new 一個例項,另一種就是呼叫 Message.obtain()方法了,Handler.obtainMessage() 也是呼叫Message.obtain()實現的,看看這個方法:

//Message.java

private static Message sPool;

public static Message obtain() {
    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPool != null) {
            Message m = sPool;
            sPool = m.next;
            m.next = null;
            m.flags = 0; // clear in-use flag
            sPoolSize--;
            return m;
        }
    }
    return new Message();
}
複製程式碼

可以看到,obtain() 方法會在以 sPool作為頭結點的訊息池(連結串列)中遍歷,如果找到,那麼取出來,並置為非使用狀態,然後返回,如果訊息池為空,則新建一個訊息。

知道有訊息池這個東西了,那麼這個訊息池的訊息是怎麼來的呢?

使用 AS 搜尋一下,發現只有兩個方法對 sPool 這個節點進行了賦值,一個是上面的 obtain(),另一個是下面這個:

//Message.java

private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;

void recycleUnchecked() {
    // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
    // Clear out all other details.
    flags = FLAG_IN_USE;
    what = 0;
    arg1 = 0;
    arg2 = 0;
    obj = null;
    replyTo = null;
    sendingUid = -1;
    when = 0;
    target = null;
    callback = null;
    data = null;
    synchronized (sPoolSync) {
        if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
            next = sPool;
            sPool = this;
            sPoolSize++;
        }
    }
}
複製程式碼

看方法名也可以知道,這是一個回收的方法,方法體內將 Message 物件的各種引數清空,如果訊息池的數量小於最大數量(50)的話,就當前訊息插入快取池的頭結點中。

已經知道 Message 是會被回收的了,那麼什麼情況才會被回收呢?

繼續檢視呼叫鏈:

// Looper.java ,省略部分程式碼
loop(){
    final MessageQueue queue = me.mQueue;
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block  , 從佇列取出一個msg
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg); //Handler處理訊息
        ...
        msg.recycleUnchecked();  //回收msg
    }
}
複製程式碼

其中的一個呼叫是在 Looper.loop()方法中,呼叫時機是在 Handler 處理事件之後,既然是 Handler 處理後就會回收,那麼如果在 Handler.handleMessage() 中用新的執行緒使用這個 msg 會怎樣呢?

//MainActivity.java
@SuppressLint("HandlerLeak")
static Handler innerHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(final Message msg) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                boolean isRecycle = msg.obj == null;
                Log.e("====是否已經回收===", "" + isRecycle);
            }
        }).start();
    }
};

private void send(){
    Message msg = Message.obtain();
    msg.what = 0; //標識
    msg.obj = "這是訊息體"; //訊息內容
    innerHandler.sendMessage(msg);
}
複製程式碼

當呼叫 send()方法傳送訊息後,發現打出 log:

E/====是否已經回收===: true
複製程式碼

也就說明我們的推斷是正確的。所以在平時使用中,不要在 handleMessage(Message msg)方法中對 msg 進行非同步處理,因為非同步處理後,該方法會馬上返回,相當於告訴 Looper 已經處理完成了,Looper 就會將其回收。

如果真要在非同步中使用,那麼可以建立一個新的 Message 物件,並將值賦值過去。

回到前面的問題,我們目前發現了一個 Message 被回收的地方,那麼其他地方有呼叫這個 Message .recycleUnchecked() 嗎?接著看看:

//Message.java
public void recycle() {
        if (isInUse()) {
            if (gCheckRecycle) {
                throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it "
                        + "is still in use.");
            }
            return;
        }
        recycleUnchecked();
    }
複製程式碼

Message 還有一個公共的回收方法,就是上面這個了,我們可以手動呼叫這個進行回收。還有就是訊息佇列中各種 removeMessage 也會觸發回收,呼叫鏈太多了,就不貼程式碼了。

總而言之,因為 Handler 機制在整個 Android 系統中使用太頻繁,所以 Android 就採用了一個快取策略。就是 Message 裡面會快取一個靜態的訊息池,當訊息被處理或者移除的時候就會被回收到訊息池,所以推薦使用 Message.obtain()來獲取訊息物件。


3.7 梳理

到此就把Handler的大致流程分析完了,再畫個圖重新梳理一下思路:

Handler 流程圖 .png

把整個Handler機制比作一個流水線的話,那麼 Handler 就是工人,可以在不同執行緒傳遞 Message到傳送帶(MessageQueue),而傳送帶是被馬達(Looper)運輸的,馬達又是一開始就執行了(Looper.loop()),並且只會在一開始的執行緒,所以無論哪個工人(Handler)在哪裡(任意執行緒)傳遞產品(Message),都只會在一條傳送帶(MessageQueue)上被唯一的馬達(Looper)運送到終點處理,即 Message 只會在呼叫 Looper.loop() 的執行緒被處理。

4 常見問題&技巧


4.1 為什麼 Handler 會造成記憶體洩漏?

先來回顧下基礎知識,可能造成記憶體洩漏的原因可以大致概括如下:

生命週期長的物件引用了生命週期短的物件。

Handler 跟其他一些類一樣,本身是不會造成記憶體洩漏的,Handler 造成記憶體洩漏的一般原因都是由於匿名內部類引起的,因為匿名內部類隱性地持有外部類的引用(如果不持有引用怎麼可以使用外部類的變數方法呢?)。

所以當內部類的生命週期比較長,如跑一個新的執行緒,碰巧又碰到生命週期短的物件(如Activity)需要回收,就會導致生命週期短的物件還在被生命週期長的物件所引用,進而回收不了。

典型的例子:

public class Main {

    int _10m = 10*1024*1024;
    byte[] bytes = new byte[4*_10m];

    public void run() {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(100*1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }


    public static void main(String args[]) {
        Main object = new Main();
        object.run();
        object =null;
        System.gc();
    }
}
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輸出log:

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 3341K->880K(38400K)] 44301K->41848K(125952K) [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 880K->0K(38400K)] [ParOldGen: 40968K->41697K(87552K)] 41848K->41697K(125952K)

可以看到,即使object引用為空,object 物件還是沒有被回收。這就會發生了記憶體洩漏,如果出現很多次這樣的情況,那麼就很有可能發生記憶體溢位(OutOfMemery)。

在 Handler 裡面其實是類似的道理,匿名內部類的 Handler 持有 Activity 的引用,而傳送的 Message 又持有 Handler 的引用,Message 又存在於 MessageQueue 中,而 MessageQueue 又是 Looper 的成員變數,並且 Looper 物件又是存在於靜態常量 sThreadLocal 中。

所以反推回來,因為 sThreadLocal 是方法區常量,所以不會被回收,而 sThreadLocal 又持有 Looper 的引用...balabala...還是看圖吧:

Handler 引用鏈.png

即 sThreadLocal 間接的持有了 Activity 的引用,當 Handler 傳送的訊息還沒有被處理完畢時,比如延時訊息,而 Activity 又被使用者返回了,即 onDestroy() 後,系統想要對 Activity 物件進行回收,但是發現還有引用鏈存在,回收不了,就造成了記憶體洩漏。


4.2 怎麼防止 Handler 記憶體洩漏?

從上面的分析中,可以知道,想要防止 Handler 記憶體洩漏,一種方法是把 sThreadLocal 到 Activity 的引用鏈斷開就行了。

**最簡單的方法就是在 onPause()中使用 Handler 的 removeCallbacksAndMessages(null)方法清除所有訊息及回撥。**就可以把引用鏈斷開了。

Android 原始碼中這種方式也很常見,不在 onDestroy()裡面呼叫主要是 onDestroy() 方法不能保證每次都能執行到。

第二種方法就是使用靜態類加弱引用的方式:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    public TextView textView;

    static class WeakRefHandler extends Handler {

        //弱引用
        private WeakReference<MainActivity> reference;

        public WeakRefHandler(MainActivity mainActivity) {
            this.reference = new WeakReference<MainActivity>(mainActivity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            MainActivity activity = reference.get();
            if (activity != null) {
                activity.textView.setText("雞湯程式設計師");
            }
        }
    }
}
複製程式碼

因為靜態類不會持有外部類的引用,所以需要傳一個 Activity 過來,並且使用一個弱引用來引用 Activity 的例項,弱引用在 gc 的時候會被回收,所以也就相當於把強引用鏈給斷了,自然也就沒有記憶體洩漏了。


4.3 Loop.loop() 為什麼不會造成應用卡死?

上面也提了這個問題,按照一般的想法來說,loop() 方法是一個死迴圈,那麼肯定會佔用大量的 cpu 而導致應用卡頓,甚至說 ANR 。

但是 Android 中即使使用大量的 Looper ,也不會造成這種問題,問什麼呢?

由於這個問題涉及到的知識比較深,主要是通過 Linux 的 epoll 機制實現的,這裡需要 Linux 、 jni 等知識,我等菜鳥就不分析了,推薦一些相關文章:

Android中為什麼主執行緒不會因為Looper.loop()裡的死迴圈卡死?

深入理解 MessageQueue

5. 總結


以上就是篇文章的全部分析了,這裡總結一下:

1. Handler 的回撥方法是在 Looper.loop()所呼叫的執行緒進行的;
2. Handler 的建立需要先呼叫 Looper.prepare() ,然後再手動呼叫 loop()方法開啟迴圈;
3. App 啟動時會在ActivityThread.main()方法中建立主執行緒的 Looper ,並開啟迴圈,所以主執行緒使用 Handler 不用呼叫第2點的邏輯;
4. 延時訊息並不會阻塞訊息佇列;
5. 非同步訊息不會馬上執行,插入佇列的方式跟同步訊息一樣,唯一的區別是當有訊息屏障時,非同步訊息可以繼續執行,同步訊息則不行;
6. Callback.handleMessage() 的優先順序比 Handler.handleMessage()要高
7. Handler.post(Runnable)傳遞的 Runnale 物件並不會在新的執行緒執行;
8. Message 的建立推薦使用 Message.obtain() 來獲取,內部採用快取訊息池實現;
9. 不要在 handleMessage()中對訊息進行非同步處理;
10. 可以通過removeCallbacksAndMessages(null)或者靜態類加弱引用的方式防止記憶體洩漏;
11. Looper.loop()不會造成應用卡死,裡面使用了 Linux 的 epoll 機制。

寫文章真是費時費力,特別是想寫點詳細點的文章,實習了多半年,越學越發現需要學的東西越多,越多東西就說明不記下來就很容易忘記,而且經過系統的整理與記錄,會加深自己的理解。

本菜鳥的水平有限,如果發現有錯誤或不足懇請指正。

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感謝閱讀。

作者:

簡書:雞湯程式設計師

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