作者簡(jiǎn)介? 原創(chuàng)微信公眾號(hào)郭霖 WeChat ID： guolin_blog
本篇是小楠的第二篇投稿，從源碼的角度分析了Handler機(jī)制，因?yàn)樯婕霸创a，內(nèi)容還是挺多的，需要花費(fèi)一些時(shí)間來(lái)閱讀理解了。最后，希望對(duì)大家有所幫助。
小楠的博客地址：
http://www.itdecent.cn/u/70c12759d4fe
前言
很多讀者，尤其是初學(xué)者特別抗拒去看源碼，這里我說(shuō)明一下為什么要進(jìn)行源碼分析。其中包括下面一些好處：
學(xué)習(xí)Android源碼有助于我們學(xué)習(xí)其中的設(shè)計(jì)模式、思想、架構(gòu)。
熟悉整個(gè)源碼的架構(gòu)，有助于我們更加正確地調(diào)用Android提供的SDK，寫(xiě)出高效正確的代碼。
學(xué)習(xí)源碼有助于我們面試，因?yàn)榇蠊径枷矚g問(wèn)這些。
學(xué)習(xí)源碼有助于我們學(xué)習(xí)一些黑科技，比如學(xué)習(xí)插件化的從時(shí)候我們需要學(xué)習(xí)Hook機(jī)制，但是學(xué)習(xí)Hook機(jī)制的時(shí)候我們需要掌握Activity的啟動(dòng)流程、消息機(jī)制等等機(jī)制。
我個(gè)人覺(jué)得，只懂得去調(diào)用API，跟掌握API底層的實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)碼農(nóng)跟高級(jí)工程師的區(qū)別。只會(huì)用API每天只能做很多重復(fù)性的工作，但是學(xué)習(xí)了源碼以后，我們能夠做到很多原生API做不到的事情，這就是我們所說(shuō)的黑科技，這樣能夠讓我們的知識(shí)面更加廣泛，因?yàn)?，即使一個(gè)人天資再好也罷，如果他的見(jiàn)識(shí)面不夠廣泛，很多東西（比如說(shuō)熱更新、插件化、NDK）沒(méi)有接觸過(guò)的話，永遠(yuǎn)只能停留在他所到達(dá)的瓶頸上面。
對(duì)于像本人一樣在做系統(tǒng)APP、系統(tǒng)Framework層開(kāi)發(fā)和定制來(lái)說(shuō)源碼可能比較重要，但是這并不意味著做第三方APP的時(shí)候就不重要。當(dāng)然，學(xué)習(xí)源碼需要有一定的耐心，也可能需要你在分析的過(guò)程中去畫(huà)一些圖（圖片更加直觀）、花額外的時(shí)間去學(xué)習(xí)源碼用到的設(shè)計(jì)模式等等，學(xué)習(xí)源碼是一個(gè)比較痛苦的事情，因?yàn)槟銜?huì)發(fā)現(xiàn)掌握了源碼并不意味者你就能夠一步登天。但是隨著親們慢慢地掌握了整個(gè)Android的系統(tǒng)架構(gòu)的時(shí)候，相信你不會(huì)后悔當(dāng)初自己的付出。因?yàn)槲乙恢倍枷嘈?，付出必定?huì)有所收獲。
這里扯個(gè)題外話，剛剛提到NDK，我覺(jué)得NDK也是一塊比較重要的模塊，它能夠利用C/C++來(lái)實(shí)現(xiàn)Java實(shí)現(xiàn)不了，或者用Java去實(shí)現(xiàn)的時(shí)候效率很低的事情，比如說(shuō)QQ的變聲功能、全民K歌的音頻混合、視頻處理、直播等等，所以有時(shí)間的話我將會(huì)寫(xiě)一些關(guān)于NDK的文章。
應(yīng)用程序的入口分析
應(yīng)用程序的入口是 在ActivityThread 的 main 方法中的（當(dāng)應(yīng)用程序啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)通過(guò)底層的C/C++去調(diào)用main方法），這個(gè)方法在 ActivityThread類(lèi) 的最后一個(gè)函數(shù)里面，核心代碼如下：
在分析源碼的時(shí)候，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些 if(false){} 之類(lèi)的語(yǔ)句，這種寫(xiě)法是方便調(diào)試的，通過(guò)一個(gè)標(biāo)志就可以控制某些代碼是否執(zhí)行，比如說(shuō)是否輸出一些系統(tǒng)的Log。
在 main 方法里面，首先初始化了我們的 Environment對(duì)象，然后創(chuàng)建了 Looper，然后開(kāi)啟消息循環(huán)。根據(jù)我們的常識(shí)知道，如果程序沒(méi)有死循環(huán)的話，執(zhí)行完 main函數(shù)（比如構(gòu)建視圖等等代碼）以后就會(huì)立馬退出了。之所以我們的APP能夠一直運(yùn)行著，就是因?yàn)?Looper.loop() 里面是一個(gè)死循環(huán)：
publicstaticvoidloop() {
for(;;) { ? ?}}
這里有一個(gè)小小的知識(shí)，就是之所以用 for (;;) 而不是用 while(true) 是因?yàn)榉乐挂恍┤送ㄟ^(guò)黑科技去修改這個(gè)循環(huán)的標(biāo)志（比如通過(guò)反射的方式）
在非主線程里面我們也可以搞一個(gè) Handler，但是需要我們主動(dòng)去為當(dāng)前的子線程綁定一個(gè) Looper，并且啟動(dòng)消息循環(huán)。
Looper 主要有兩個(gè)核心的方法，一是 prepare，而是開(kāi)始 loop 循環(huán)。通過(guò) Looper、Handler、Message、MessageQueue 等組成了 Android 的消息處理機(jī)制，也叫事件、反饋機(jī)制。
為什么需要這樣一個(gè)消息機(jī)制
我們知道每一個(gè)應(yīng)用程序都有一個(gè)主線程，主線程一直循環(huán)的話，那么我們的自己的代碼就無(wú)法執(zhí)行了。而系統(tǒng)在主線程綁定一個(gè) Looper 循環(huán)器以及消息隊(duì)列，Looper 就像是一個(gè)水泵一樣不斷把消息發(fā)送到主線程。如果沒(méi)有消息機(jī)制，我們的代碼需要直接與主線程進(jìn)行訪問(wèn)，操作，切換，訪問(wèn)主線程的變量等等，這樣做會(huì)帶來(lái)不安全的問(wèn)題，另外APP的開(kāi)發(fā)的難度也會(huì)提高，同時(shí)也不利于整個(gè) Android 系統(tǒng)的運(yùn)作。有了消息機(jī)制，我們可以簡(jiǎn)單地通過(guò)發(fā)送消息，然后 Looper 把消息發(fā)送到主線程，然后就可以執(zhí)行了。
消息其中包括：
我們自己的操作消息（客戶(hù)端的 Handler）
系統(tǒng)的操作消息（系統(tǒng) Handler）：比如啟動(dòng) Activity 等四大組件（例如突然來(lái)電話的時(shí)候跳轉(zhuǎn)到電話界面）
我們的思路是先分析系統(tǒng)的 Handler，然后再去深入理解消息機(jī)制里面各個(gè)部件。
主線程與Looper的關(guān)系
舉個(gè)例子，廣播：AMS 發(fā)送消息到 MessageQueue，然后 Looper 循環(huán)，系統(tǒng)的 Handler 取出來(lái)以后才處理。（AMS 是處理四大組件的生命周期的一個(gè)比較重要的類(lèi)，在以后我們分析IPC機(jī)制以及Activity啟動(dòng)流程的時(shí)候會(huì)提到）
系統(tǒng)的Handler在哪里
在 ActivityThread 的成員變量里面有一個(gè)這樣的 大H（繼承Handler），這個(gè)就是系統(tǒng)的Handler：
finalHmH=newH();
回顧一下 ActivityThread 的 main 方法可以知道，在 new ActivityThread 的時(shí)候，系統(tǒng)的 Handler 就就初始化了，這是一種餓加載的方法，也就是在類(lèi)被new的時(shí)候就初始化成員變量了。另外還有一種懶加載，就是在需要的時(shí)候才去初始化，這兩種方式在單例設(shè)計(jì)模式里面比較常見(jiàn)。
下面看系統(tǒng) Handler 的定義（下方高能，看的時(shí)候可以跳過(guò)一些case，粗略地看即可）：
從系統(tǒng)的 Handler 中，在 handleMessage 我們可以看到很多關(guān)于四大組件的生命周期操作，比如創(chuàng)建、銷(xiāo)毀、切換、跨進(jìn)程通信，也包括了整個(gè)Application進(jìn)程的銷(xiāo)毀等等。
比如說(shuō)我們有一個(gè) 應(yīng)用程序A 通過(guò) Binder 去跨進(jìn)程啟動(dòng)另外一個(gè) 應(yīng)用程序B 的 Service（或者同一個(gè)應(yīng)用程序中不同進(jìn)程的Service），如圖：
跨進(jìn)程啟動(dòng)Service
最后是 AMS 接收到消息以后，發(fā)送消息到 MessageQueue 里面，最后由系統(tǒng)的 Handler 處理啟動(dòng) Service 的操作：
在 handleCreateService 里通過(guò)反射的方式去 newInstance()，并且回調(diào)了 Service 的 onCreate方法：
又例如我們可以通過(guò)發(fā)SUICIDE消息可以自殺，這樣來(lái)退出應(yīng)用程序。
caseSUICIDE:Process.killProcess(Process.myPid());
break;
應(yīng)用程序的退出過(guò)程
實(shí)際上我們要退出應(yīng)用程序的話，就是讓主線程結(jié)束，換句話說(shuō)就是要讓 Looper 的循環(huán)結(jié)束。這里是直接結(jié)束 Looper 循環(huán)，因此我們四大組件的生命周期方法可能就不會(huì)執(zhí)行了，因?yàn)樗拇蠼M件的生命周期方法就是通過(guò) Handler 去處理的，Looper 循環(huán)都沒(méi)有了，四大組件還玩毛線！因此我們平常寫(xiě)程序的時(shí)候就要注意了，onDestroy 方法是不一定能夠回調(diào)的。
這里實(shí)際上是調(diào)用了 MessageQueue 的 quit，清空所有 Message。
publicvoidquit() { ? ?mQueue.quit(false);}
tips：看源碼一定不要慌，也不要一行一行看，要抓住核心的思路去看即可。
消息機(jī)制的分析
消息對(duì)象Message的分析
提到消息機(jī)制，在 MessageQueue 里面存在的就是我們的 Message對(duì)象：
首先我們可以看到 Message 對(duì)象是實(shí)現(xiàn)了 Parcelable 接口的，因?yàn)?Message 消息可能需要跨進(jìn)程通信，這時(shí)候就需要進(jìn)程序列化以及反序列化操作了。
Message 里面有一些我們常見(jiàn)的參數(shù)，arg1 arg2 obj callback when 等等。這里要提一下的就是這個(gè) target 對(duì)象，這個(gè)對(duì)象就是發(fā)送這個(gè)消息的 Handler對(duì)象，最終這條消息也是通過(guò)這個(gè) Handler 去處理掉的。
Message Pool消息池的概念——重復(fù)利用Message
Message里面中一個(gè)非常重要的概念，就是消息池Pool：
我們通過(guò)obtain方法取出一條消息的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的消息池不為空，那就直接重復(fù)利用Message（已經(jīng)被創(chuàng)建過(guò)和handle過(guò)的）；如果為空就重新 new 一個(gè)消息。這就是一種享元設(shè)計(jì)模式的概念。例如在游戲里面，發(fā)子彈，如果一個(gè)子彈是一個(gè)對(duì)象，一按下按鍵就發(fā)很多個(gè)子彈，那么這時(shí)候就需要利用享元模式去循環(huán)利用了。
這個(gè)消息池是通過(guò)鏈表的實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)上面的代碼可以知道，sPool永遠(yuǎn)指向這個(gè)消息池的頭，取消息的時(shí)候，先拿到當(dāng)前的頭sPool，然后使得sPool指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，最后返回剛剛?cè)〕鰜?lái)的結(jié)點(diǎn)，如下圖所示：
上面我們知道了消息可以直接創(chuàng)建，也可以通過(guò)obtain方法循環(huán)利用。所以我們平常編程的時(shí)候就要養(yǎng)成好的習(xí)慣，循環(huán)利用。
消息的回收機(jī)制
有消息的創(chuàng)建，必然有回收利用，下面兩個(gè)是Message的回收相關(guān)的核心方法：
recycleUnchecked 中拿到消息池，清空當(dāng)前的消息，next 指向當(dāng)前的頭指針，頭指針指向當(dāng)前的 Message對(duì)象，也就是在消息池頭部插入當(dāng)前的消息。
關(guān)于消息的回收還有一點(diǎn)需要注意的就是，我們平時(shí)寫(xiě) Handler 的時(shí)候不需要我們手動(dòng)回收，因?yàn)楣雀璧墓こ處熞呀?jīng)有考慮到這方面的問(wèn)題了。消息是在 Handler 分發(fā)處理之后就會(huì)被自動(dòng)回收的，我們回到 Looper 的 loop方法 里面：
msg.target.dispatchMessage(msg) 就是處理消息，緊接著在 loop方法 的最后調(diào)用了msg.recycleUnchecked() 這就是回收了 Message。
消息的循環(huán)過(guò)程分析
下面我們繼續(xù)分析這個(gè)死循環(huán)：
1、首先拿到 Looper 對(duì)象（me），如果當(dāng)前的線程沒(méi)有 Looper，那么就會(huì)拋出異常，這就是為什么在子線程里面創(chuàng)建Handler如果不手動(dòng)創(chuàng)建和啟動(dòng) Looper 會(huì)報(bào)錯(cuò)的原因。
2、然后拿到 Looper 的成員變量 MessageQueue，在 MessageQueue 里面不斷地去取消息，關(guān)于 MessageQueue 的 next方法 如下：
這里可以看到消息的取出用到了一些native方法，這樣做是為了獲得更高的效率，消息的去取出并不是直接就從隊(duì)列的頭部取出的，而是根據(jù)了消息的when時(shí)間參數(shù)有關(guān)的，因?yàn)槲覀兛梢园l(fā)送延時(shí)消息、也可以發(fā)送一個(gè)指定時(shí)間點(diǎn)的消息。因此這個(gè)函數(shù)有點(diǎn)復(fù)雜，我們點(diǎn)到為止即可。
3、繼續(xù)分析 loop方法：如果已經(jīng)沒(méi)有消息了，那么就可以退出循環(huán)，那么整個(gè)應(yīng)用程序就退出了。什么情況下會(huì)發(fā)生呢？還記得我們分析應(yīng)用退出嗎？
在 系統(tǒng)Handler 收到 EXIT_APPLICATION 消息的時(shí)候，就會(huì)調(diào)用 Looper 的 quit方法：
Looper 的 quit方法 如下，實(shí)際上就是調(diào)用了消息隊(duì)列的 quit方法：
publicvoidquit() { ? ?mQueue.quit(false);}
而消息隊(duì)列的 quit方法 實(shí)際上就是執(zhí)行了消息的清空操作，然后在 Looper 循環(huán)里面如果取出消息為空的時(shí)候，程序就退出了：
removeAllFutureMessagesLocked 方法如下：
4、msg.target.dispatchMessage(msg)就是處理消息，這里就會(huì)調(diào)用Handler的dispatchMessage方法：
在這個(gè)方法里面會(huì)先去判斷 Message 的 callback 是否為空，這個(gè) callback 是在 Message類(lèi) 里面定義的：
Runnablecallback;
這是一個(gè) Runnable對(duì)象，handleCallback方法 里面做的事情就是拿到這個(gè) Runnable 對(duì)象，然后在 Handler 所創(chuàng)建的線程（例如主線程）執(zhí)行run方法：
Handler（Looper）在哪個(gè)線程創(chuàng)建的，就在哪個(gè)線程回調(diào)，沒(méi)毛病，哈哈！
這就是我們平常使用post系列的方法：post、postAtFrontOfQueue、postAtTime、postDelayed。其實(shí)最終也是通過(guò)Message包裝一個(gè)Runnable實(shí)現(xiàn)的，我們看其中一個(gè)即可：
通過(guò) post 一個(gè)Runnable的方式我們可以很簡(jiǎn)單地做一個(gè)循環(huán)，比如無(wú)限輪播的廣告條Banner：
當(dāng)然，我們的 Handler 自己也可以有一個(gè) mCallback 對(duì)象：
如果自身的 Callback 不為空的話，就會(huì)回調(diào) Callback 的方法。例如我們創(chuàng)建 Handler 的時(shí)候可以帶上 Callback：
如果自身的 Callback 執(zhí)行之后沒(méi)有返回 true（沒(méi)有攔截），那么最后才會(huì)回調(diào)我們經(jīng)常需要復(fù)寫(xiě)的 handleMessage 方法，這個(gè)方法的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)是空處理：
publicvoidhandleMessage(Messagemsg) {}
5、最后是回收消息：msg.recycleUnchecked()。所以說(shuō)：我們平時(shí)在處理完handleMessage之后并不需要我們程序員手動(dòng)去進(jìn)行回收哈！系統(tǒng)已經(jīng)幫我們做了這一步操作了。
6、通過(guò)上面就完成了一次消息的循環(huán)。
消息的發(fā)送
分析完消息的分發(fā)與處理，最后我們來(lái)看看消息的發(fā)送：
消息的發(fā)送有這一系列方法，甚至我們的一系列post方法（封裝了帶Runnable的Message），最終都是調(diào)用sendMessageAtTime方法，把消息放到消息隊(duì)列里面：
MessageQueue的進(jìn)入隊(duì)列的方法如下，核心思想就是時(shí)間比較小的（越是需要馬上執(zhí)行的消息）就越防到越靠近頭指針的位置：
消息并不是一直在隊(duì)列的尾部添加的，而是可以指定時(shí)間，如果是立馬需要執(zhí)行的消息，就會(huì)插到隊(duì)列的頭部，就會(huì)立馬處理，如此類(lèi)推。
關(guān)于這一點(diǎn)這里我們可以從MessageQueue的next方法知道，next是考慮消息的時(shí)間when變量的，下面回顧一下MessageQueue的next方法里面的一些核心代碼：next方法并不是直接從頭部取出來(lái)的，而是會(huì)去遍歷所有消息，根據(jù)時(shí)間戳參數(shù)等信息來(lái)取消息的。
線程與Looper的綁定
線程里面默認(rèn)情況下是沒(méi)有 Looper 循環(huán)器的，因此我們需要調(diào)用 prepare方法 來(lái)關(guān)聯(lián)線程和 Looper：
此處調(diào)用了?ThreadLocal 的 set方法，并且 new 了一個(gè) Looper 放進(jìn)去。
可以看到 Looper 與線程的關(guān)聯(lián)是通過(guò) ThreadLocal 來(lái)進(jìn)行的，如下圖所示：
ThreadLocal 是JDK提供的一個(gè)解決線程不安全的類(lèi)，線程不安全問(wèn)題歸根結(jié)底主要涉及到變量的多線程訪問(wèn)問(wèn)題，例如變量的臨界問(wèn)題、值錯(cuò)誤、并發(fā)問(wèn)題等。這里利用ThreadLocal 綁定了 Looper 以及線程，就可以避免其他線程去訪問(wèn)當(dāng)前線程的 Looper 了。
ThreadLocal 通過(guò) get 以及 set方法 就可以綁定線程和 Looper 了，這里只需要傳入 Value 即可，因?yàn)榫€是可以通過(guò) Thread.currentThread() 去拿到的：
為什么可以綁定線程了呢？
map.set(this, value) 通過(guò)把自身（ThreadLocal以及值（Looper）放到了一個(gè)Map里面，如果再放一個(gè)的話，就會(huì)覆蓋，因?yàn)閙ap不允許鍵值對(duì)中的鍵是重復(fù)的）
因此ThreadLocal綁定了線程以及Looper。
因?yàn)檫@里實(shí)際上把變量（這里是指Looper）放到了Thread一個(gè)成員變量Map里面，關(guān)鍵的代碼如下：
ThreadLocal的getMap方法實(shí)際上是拿到線程的MAP，底層是通過(guò)數(shù)組（實(shí)際上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種散列列表）實(shí)現(xiàn)的，具體的實(shí)現(xiàn)就點(diǎn)到為止了。
如果android系統(tǒng)主線程Looper可以隨隨便便被其他線程訪問(wèn)到的話就會(huì)很麻煩了，啊哈哈，你懂的。
Handler、Looper是怎么關(guān)聯(lián)起來(lái)的呢？
我們知道，Looper是與線程相關(guān)聯(lián)的（通過(guò)ThreadLocal），而我們平常使用的Handler是這樣的：
其實(shí) Handler 在構(gòu)造的時(shí)候，有多個(gè)重載方法，根據(jù)調(diào)用關(guān)系鏈，所以最終會(huì)調(diào)用下面這個(gè)構(gòu)造方法：
這里只給出了核心的代碼，可以看到我們?cè)跇?gòu)造Handler的時(shí)候，是通過(guò)Looper的靜態(tài)方法myLooper()去拿到一個(gè)Looper對(duì)象的：
看，我們的又出現(xiàn)了ThreadLocal，這里就是通過(guò)ThreadLocal的get方法去拿到當(dāng)前線程的Looper，因此Handler就跟線程綁定在一起了，在一起，在一起，啊哈哈。
一般們是在Activity里面使用Handler的，而Activity的生命周期是在主線程回調(diào)的，因此我們一般使用的Handler是跟主線程綁定在一起的。
主線程一直在循環(huán)，為什么沒(méi)有卡死，還能響應(yīng)我們的點(diǎn)擊之類(lèi)的呢？
通過(guò)子線程去訪問(wèn)主線程的代碼，有代碼注入、回調(diào)機(jī)制嘛。
切入到消息隊(duì)列里面的消息去訪問(wèn)主線程，例如傳消息，然后回調(diào)四大組件的生命周期等等。
IPC跨進(jìn)程的方式也可以實(shí)現(xiàn)。
雖然主線程一直在執(zhí)行，但是我們可以通過(guò)外部條件、注入的方法來(lái)執(zhí)行自己的代碼，而不是一直死循環(huán)。
總結(jié)
如圖所示，在主線程ActivityThread中的main方法入口中，先是創(chuàng)建了系統(tǒng)的Handler（H），創(chuàng)建主線程的Looper，將Looper與主線程綁定，調(diào)用了Looper的loop方法之后開(kāi)啟整個(gè)應(yīng)用程序的主循環(huán)。Looper里面有一個(gè)消息隊(duì)列，通過(guò)Handler發(fā)送消息到消息隊(duì)列里面，然后通過(guò)Looper不斷去循環(huán)取出消息，交給Handler去處理。通過(guò)系統(tǒng)的Handler，或者說(shuō)Android的消息處理機(jī)制就確保了整個(gè)Android系統(tǒng)有條不紊地運(yùn)作，這是Android系統(tǒng)里面的一個(gè)比較重要的機(jī)制。
我們的APP也可以創(chuàng)建自己的Handler，可以是在主線程里面創(chuàng)建，也可以在子線程里面創(chuàng)建，但是需要手動(dòng)創(chuàng)建子線程的Looper并且手動(dòng)啟動(dòng)消息循環(huán)。
花了一天的時(shí)間，整個(gè)Android消息機(jī)制源碼分析就到這里結(jié)束了，今天的天氣真不錯(cuò)，但是我選擇了在自己的房間學(xué)習(xí)Android的消息機(jī)制，我永遠(yuǎn)相信，付出總會(huì)有所收獲的！
文章原創(chuàng)作者GuoLin 書(shū)籍推薦
郭林大神原創(chuàng)android 書(shū)籍：《第一行代碼 android》
