深入浅出，Handler机制外科手术式的剖析（ThreadLocal,Looper,MessageQueen,Message）（上）
此文是Handler机制的第二篇，第一篇没有看的小伙伴，可以戳上边看一看哟。
上一篇我们对ThreadLocal和Looper进行了剖析，接着上篇，讲讲MessageQueen和Handler类。
MessageQueen和Message
MessageQueen是存放Message的，翻译过来叫消息队列，但是它内部并不是一个消息队列，而是一个单链表的数据结构，里边存放的数据就是Message。MessageQueen中的mMseeages字段存放的是头节点。既然是链表，就一定会涉及到插入和取出，我们先看下它的插入方法：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
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; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
这是主要的代码结构。enqueueMessage的第一个参数是Message，第二个是一个时间戳，他决定了这条Message插入在哪个节点和什么时候执行回调。首先会判断是否正在退出，如果是就不插入消息，直接回收并返回失败。然后根据when来决定Message插入到哪个节点，如果头结点为null，或者when==0，或者when小于头结点的when，那么就把这条数据插入头结点。else里边的逻辑也是类似的，根据两条数据的when来看看是否该插入这两条数据中间。最后执行完了返回true，插入成功。
取出数据的方法是next，我们具体看一下：
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
Binder.flushPendingCommands();
}
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
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);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
pendingIdleHandlerCount = 0;
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
取出数据就伴随着删除，它里边也是一个无条件的for循环语句。首先从第一个节点去获取，如果如果没有数据，就阻塞在那里，等待native层返回数据，返回数据后就return给looper去处理，退出循环的方式就是根据mQuitting来判断的，这个字段也是quit方法里边改变的。next方法唯一被调用就是在Looper的loop()方法中，可以结合这刚才讲的loop方法看一下，一目了然。下边附上退出方法的代码，也就是Looper的quit和quitSafely具体执行的方法：
void quit(boolean safe) {
if (!mQuitAllowed) {
throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
return;
}
mQuitting = true;
if (safe) {
removeAllFutureMessagesLocked();
} else {
removeAllMessagesLocked();
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting was previously false.
nativeWake(mPtr);
}
}
MessageQueen小结：MessageQueen中有很多方法涉及到native层，我在这里没有剖析，这对于我们理解MessageQueen的主要逻辑并不会造成影响，有兴趣的自己去看看。MessageQueen插入消息依赖的就是时间戳字段when，插入后他所有的消息都是有序的排在其中，取出消息遵循的是从第一个开始获取，这样每次都是取头结点，获取到之后把头结点mMessages指向下一个节点，下次再次获取头结点，直到全部取出。
Handler
讲完了这些之后，我们来说一下Handler类，这个是整个handler机制暴露给我们的上层类，发送消息主要是各种send和post，我们来具体看一下代码：
public final boolean post(Runnable r){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
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 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 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);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
从代码上可以看出来,所有的返送消息都指向了enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);这个方法，而这个方法就是在向MessageQueen中插入了一条消息。MessageQueen插入消息之前，有这样一行代码：msg.target=this,把handler设置给msg，插入消息之后，MessageQueen的next方法就会返回给looper这条消息，looper收到之后交给Handler处理，主要代码你点进去可以看到就是通过msg.target.dispatchMessage(msg);我们在讲looper的时候也说过，这个target就是handler。这里就不再赘述，不清楚的哥们自己去看看源码吧，联系起来一目了然。
Handler的构造方法有好几个，意义也不一样，我们单独讲下，我们最常用的是这种构造方法：
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
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 that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
除了 new Handler(),我们还可以传入一个callback来构造Handler，这个callback也有一个handleMessage(msg)方法，这样就可以在callback中回调所有的msg。在构造方法中，会去校验当前线程有没有looper，没有的话就会报异常，这也正好解决了我们在开篇的时候提出的问题。
Handler还有几个构造方法，可以传进去一个Looper：
public Handler(Looper looper) {
this(looper, null, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback) {
this(looper, callback, false);
}
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {
mLooper = looper;
mQueue = looper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
通过传入Looper在构造Handler的时候，可以为Handler指定looper（这不是废话吗），有什么用呢？可以把Handler的回调切换到我们创建looper的线程，比如说你在子线程创建的Handler，但是希望灰调函数handleMessage方法执行在主线程，你可以这也构建：
private Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// TODO: 9/7/17 do what you wanna
}
};
Handler的这些丰富的构造方法，能够非常便利的帮助我们切换线程。Handler最后处理Message都是通过dispatchMessage来分发，具体代码如下所示：
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();
}
可以看出来，message进来之后，并不是第一时间交给handleMessage()方法处理的。首先会去看看msg.callback是否为null，如果非空就执行run方法然后return（这个callback是个Runnable）。这样的Message需要这样构建：
Message msg = Message.obtain(mHandler, new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO: 9/13/17 ....
}
});
然后去看看mCallback是否为null，mCallback就是我们在Handler的构造方法时候传入的：
mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
return false;
}
});
然后根据mCallback.handleMessage方法的返回值来决定是否执行Handler的handleMessage();
这就是dispatchMessage的逻辑，总结下来msg.callback优先级最高，其次Handler.mCallback,最后才是Handler.handleMessage。
结语：
Handler机制的所有过程到这里就讲完了，如果你跟着博客全部看了一遍，那你肯定就理解了他的原理。Handler对于我们来说，用到的可能只有Handler这一个类，但是它内部的运行思想特别值得我们借鉴，对于提高我们的架构能力很有帮助的。
如果有不准确的地方，欢迎指出。
来源：oschina
链接：https://my.oschina.net/u/920274/blog/2999471