Handler 系列二：怎么通信

承接上一篇Handler系列一，上篇主要总结了Handler如何通信，这篇来介绍Handler怎么通信。

• Handler的通信机制
• Handler，Looper，MessageQueue如何关联

Handler 通信机制

• 创建Handler，并采用当前线程的Looper创建消息循环系统；
• Handler通过sendMessage(Message)或Post(Runnable)发送消息，调用enqueueMessage把消息插入到消息链表中；
• Looper循环检测消息队列中的消息，若有消息则取出该消息，并调用该消息持有的handler的dispatchMessage方法，回调到创建Handler线程中重写的handleMessage里执行。

Handler 如何关联 Looper、MessageQueue

Handler及其关联的类图

以上类图可以快速帮助我们理清Handler与Looper、MessageQueue的关系，以下从源码的角度慢慢分析：

1、Handler 发送消息

上一段很熟悉的代码：

 Message msg =Message.obtain();  //从全局池中返回一个message实例，避免多次创建message（如new Message）
 msg.obj = data;
 msg.what=1;   //标志消息的标志
 handler.sendMessage(msg);    

从sendMessageQueue开始追踪，函数调用关系：sendMessage -> sendMessageDelayed ->sendMessageAtTime，在sendMessageAtTime中，携带者传来的message与Handler的mQueue一起通过enqueueMessage进入队列了。

对于postRunnable而言，通过post投递该runnable，调用getPostMessage，通过该runnable构造一个message，再通过 sendMessageDelayed投递，接下来和sendMessage的流程一样了。

2、消息入队列

在enqueueMessage中，通过MessageQueue入队列，并为该message的target赋值为当前的handler对象，记住msg.target很重要，之后Looper取出该消息时，还需要由msg.target.dispatchMessage回调到该handler中处理消息。

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

在MessageQueue中,由Message的消息链表进行入队列

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) {
            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) {
            // New head, wake up the event queue if blocked.
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
            needWake = mBlocked;
        } else {
            // Inserted within the middle of the queue.  Usually we don't have to wake
            // up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
            // and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
            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;
}

3、Looper 处理消息

再说处理消息之前，先看Looper是如何构建与获取的：

• 构造Looper时，构建消息循环队列，并获取当前线程

  private Looper(boolean quitAllowed) {
      mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
        mThread = Thread.currentThread();
  }
  

• 但该函数是私有的，外界不能直接构造一个Looper，而是通过Looper.prepare来构造的：

  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));

  }

• 这里创建Looper，并把Looper对象保存在sThreadLocal中，那sThreadLocal是什么呢？

  static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();

  它是一个保存Looper的TheadLocal实例，而ThreadLocal是线程私有的数据存储类，可以来保存线程的Looper对象，这样Handler就可以通过ThreadLocal来保存于获取Looper对象了。

• TheadLocal 如何保存与获取Looper？

  public void set(T value) {

  Thread currentThread = Thread.currentThread();
  Values values = values(currentThread);
  if (values == null) {
      values = initializeValues(currentThread);
  }
  values.put(this, value);

  }

  public T get() {

  // Optimized for the fast path.
  Thread currentThread = Thread.currentThread();
  Values values = values(currentThread);
  if (values != null) {
      Object[] table = values.table;
      int index = hash & values.mask;
      if (this.reference == table[index]) {
          return (T) table[index + 1];
      }
  } else {
      values = initializeValues(currentThread);
  }
  
  return (T) values.getAfterMiss(this);

  }

在 set 中都是通过 values.put 保存当前线程的 Looper 实例，通过 values.getAfterMiss(this)获取，其中put和getAfterMiss都有key和value，都是由Value对象的table数组保存的，那么在table数组里怎么存的呢？

  table[index] = key.reference;
  table[index + 1] = value;

很显然在数组中，前一个保存着ThreadLocal对象引用的索引，后一个存储传入的Looper实例。

接下来看Looper在loop中如何处理消息

在loop中，一个循环，通过next取出MessageQueue中的消息

• 若取出的消息为null，则结束循环，返回。

  • 设置消息为空，可以通过MessageQueue的quit和quitSafely方法通知消息队列退出。
• 若取出的消息不为空，则通过msg.target.dispatchMessage回调到handler中去。

public static void 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;

    // 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();

    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
            // No message indicates that the message queue is quitting.
            return;
        }

        // 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);
        }

        // 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.recycleUnchecked();
    }
}

4、handler处理消息

Looper把消息回调到handler的dispatchMessage中进行消息处理：

• 若该消息有callback，即通过Post(Runnable)的方式投递消息，因为在投递runnable时，把runnable对象赋值给了message的callback。
• 若handler的mCallback不为空，则交由通过callback创建handler方式去处理。
• 否则，由最常见创建handler对象的方式，在重写handlerMessage中处理。

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

总结

以一个时序图来总结handler的消息机制，包含上述如何关联Looper和MessageQueue的过程。

Handler-Looper-MessageQueue时序图

本文发表于个人博客：http://lavnfan.github.io/，欢迎指教。