在android开发中，经常会在子线程中进行一些操作，当操作完毕后会通过handler发送一些数据给主线程，通知主
线程做相应的操作。 探索其背后的原理：子线程 handler 主线程 其实构成了线程模型中的经典问题 生产者-消费者
模型。 生产者-消费者模型：生产者和消费者在同一时间段内共用同一个存储空间，生产者往存储空间中添加数据，
消费者从存储空间中取走数据。

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源码分析：
Handler
Handler机制的相关类

• 创建Looper
• 创建MessageQueue以及Looper与当前线程的绑定
• Looper.loop()
• 创建Handler
• 创建Message
• Message和Handler的绑定
• Handler发送消息
• Handler处理消息

Handler机制的相关类

创建Looper

创建Looper的方法是调用Looper.prepare() 方法

在ActivityThread中的main方法中为我们prepare了

public static void main(String[] args) {     Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");     //其他代码省略...     Looper.prepareMainLooper(); //初始化Looper以及MessageQueue     ActivityThread thread = new ActivityThread();     thread.attach(false);     if (sMainThreadHandler == null) {       sMainThreadHandler = thread.getHandler();    }     if (false) {       Looper.myLooper().setMessageLogging(new           LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));    }     // End of event ActivityThreadMain.     Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);     Looper.loop(); //开始轮循操作     throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");  }

Looper.prepareMainLooper();

讯享网public static void prepareMainLooper() {     prepare(false);//消息队列不可以quit     synchronized (Looper.class) {       if (sMainLooper != null) {         throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");      }       sMainLooper = myLooper();    }  }

public static void prepare() {     prepare(true);//消息队列可以quit  }   //quitAllowed 主要   private static void prepare(boolean quitAllowed) {     if (sThreadLocal.get() != null) {//不为空表示当前线程已经创建了Looper       throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");       //每个线程只能创建一个Looper    }     sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));//创建Looper并设置给sThreadLocal，这样get的 时候就不会为null了  }

创建MessageQueue以及Looper与当前线程的绑定

讯享网private Looper(boolean quitAllowed) {     mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);//创建了MessageQueue     mThread = Thread.currentThread(); //当前线程的绑定  }

MessageQueue的构造方法

MessageQueue(boolean quitAllowed) { //mQuitAllowed决定队列是否可以销毁 主线程的队列不可以被销毁需要传入false, 在MessageQueue的quit()方法 就不贴源码了     mQuitAllowed = quitAllowed;     mPtr = nativeInit();  }

Looper.loop()

同时是在main方法中 Looper.prepareMainLooper() 后Looper.loop(); 开始轮询

讯享网public static void loop() {     final Looper me = myLooper();//里面调用了sThreadLocal.get()获得刚才创建的Looper对象     if (me == null) {       throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");    }//如果Looper为空则会抛出异常     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 (;;) {       //这是一个死循环，从消息队列不断的取消息       Message msg = queue.next(); // might block       if (msg == null) { //由于刚创建MessageQueue就开始轮询，队列里是没有消息的,等到Handler sendMessage enqueueMessage后         //队列里才有消息         // 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);//msg.target就是绑定的Handler，详见后面Message的部 分，Handler开始       //后面代码省略.....       msg.recycleUnchecked();    }  }

创建Handler

最常见的创建handler

Handler handler=new Handler(){       @Override       public void handleMessage(Message msg) {         super.handleMessage(msg);      }    };

在内部调用 this(null, false);

讯享网public Handler(Callback callback, boolean async) { //前面省略 mLooper = Looper.myLooper();//获取Looper，注意不是创建Looper！ if (mLooper == null) { throw new RuntimeException( "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); } mQueue = mLooper.mQueue;//创建消息队列MessageQueue mCallback = callback; //初始化了回调接口 mAsynchronous = async; }

Looper.myLooper()；

//这是Handler中定义的ThreadLocal ThreadLocal主要解多线程并发的问题 // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare(). static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>(); public static @Nullable Looper myLooper() { return sThreadLocal.get(); }

创建Message

讯享网public static Message obtain(Handler h) { Message m = obtain();//调用重载的obtain方法 m.target = h;//并绑定的创建Message对象的handler return m; } public static Message obtain() { synchronized (sPoolSync) {//sPoolSync是一个Object对象，用来同步保证线程安全 if (sPool != null) {//sPool是就是handler dispatchMessage 后 通过recycleUnchecked 回 收用以复用的Message Message m = sPool; sPool = m.next; m.next = null; m.flags = 0; // clear in-use flag sPoolSize--; return m; } } return new Message(); }

Message和Handler的绑定

创建Message的时候可以通过 Message.obtain(Handler h) 这个构造方法绑定。当然可以在 在Handler 中的
enqueueMessage（）也绑定了，所有发送Message的方法都会调用此方法入队，所以在创建Message的时候是可
以不绑定的

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

Handler发送消息

Handler发送消息的重载方法很多，但是主要只有2种。 sendMessage(Message) sendMessage方法通过一系列重
载方法的调用，sendMessage调用sendMessageDelayed，继续调用sendMessageAtTime，继续调用
enqueueMessage，继续调用messageQueue的enqueueMessage方法，将消息保存在了消息队列中，而最终由
Looper取出，交给Handler的dispatchMessage进行处理
我们可以看到在dispatchMessage方法中，message中callback是一个Runnable对象，如果callback不为空，则直接
调用callback的run方法，否则判断mCallback是否为空，mCallback在Handler构造方法中初始化，在主线程通直接
通过无参的构造方法new出来的为null,所以会直接执行后面的handleMessage()方法。

讯享网public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) {//callback在message的构造方法中初始化或者使用 handler.post(Runnable)时候才不为空 handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null) {//mCallback是一个Callback对象，通过无参的构造方法创建出来的handler， 该属性为null，此段不执行 if (mCallback.handleMessage(msg)) { return; } } handleMessage(msg);//最终执行handleMessage方法 } } private static void handleCallback(Message message) { message.callback.run(); }

Handler处理消息
在handleMessage(Message)方法中，我们可以拿到message对象，根据不同的需求进行处理，整个Handler机制的
流程就结束了。
小结
handler.sendMessage 发送消息到消息队列MessageQueue，然后looper调用自己的loop()函数带动
MessageQueue从而轮询messageQueue里面的每个Message，当Message达到了可以执行的时间的时候开始执
行，执行后就会调用message绑定的Handler来处理消息。大致的过程如下图所示

handler机制就是一个传送带的运转机制。
1）MessageQueue就像履带。
2）Thread就像背后的动力，就是我们通信都是基于线程而来的。
3）传送带的滚动需要一个开关给电机通电，那么就相当于我们的loop函数，而这个loop里面的for循环就会带着不断
的滚动，去轮询messageQueue
4）Message就是 我们的货物了。

难点问题
1. 线程同步问题
Handler是用于线程间通信的，但是它产生的根本并不只是用于UI处理，而更多的是handler是整个app通信的框架，
大家可以在ActivityThread里面感受到，整个App都是用它来进行线程间的协调。Handler既然这么重要，那么它的
线程安全就至关重要了，那么它是如何保证自己的线程安全呢？
Handler机制里面最主要的类MessageQueue，这个类就是所有消息的存储仓库，在这个仓库中，我们如何的管理好
消息，这个就是一个关键点了。消息管理就2点：1）消息入库（enqueueMessage），2）消息出库（next），所以
这两个接口是确保线程安全的主要档口。
enqueueMessage 源码如下：

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."); } // 锁开始的地方 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); } } //锁结束的地方

synchronized锁是一个内置锁，也就是由系统控制锁的lock unlock时机的。

synchronized (this)

这个锁，说明的是对所有调用同一个MessageQueue对象的线程来说，他们都是互斥的，然而，在我们的Handler里
面，一个线程是对应着一个唯一的Looper对象，而Looper中又只有一个唯一的MessageQueue（这个在上文中也有
介绍）。所以，我们主线程就只有一个MessageQueue对象，也就是说，所有的子线程向主线程发送消息的时候，
主线程一次都只会处理一个消息，其他的都需要等待，那么这个时候消息队列就不会出现混乱。

另外，在看next函数

讯享网Message next() {  ....       for (;;) {    ....     nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);     synchronized (this) {       // Try to retrieve the next message. Return if found.          ...           return msg;        }      } else {         // No more messages.         nextPollTimeoutMillis = -1;      }       ...    }//synchronized 结束之处     // Run the idle handlers.     // We only ever reach this code block during the first iteration.     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);        }      }    }     // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.     pendingIdleHandlerCount = 0;     // While calling an idle handler, a new message could have been delivered     // so go back and look again for a pending message without waiting.     nextPollTimeoutMillis = 0;  } }

next函数疑问：我从线程里面取消息，而且每次都是队列的头部取，那么它加锁是不是没有意义呢？答
案是否定的，我们必须要在next里面加锁，因为，这样由于synchronized（this）作用范围是所有 this正在访问的代
码块都会有保护作用，也就是它可以保证 next函数和 enqueueMessage函数能够实现互斥。这样才能真正的保证多
线程访问的时候messagequeue的有序进行。

2. 消息机制之同步屏障

大家经过上面的学习应该知道，线程的消息都是放到同一个MessageQueue里面，取消息的时候是互斥取消息，而
且只能从头部取消息，而添加消息是按照消息的执行的先后顺序进行的排序，那么问题来了，同一个时间范围内的消
息，如果它是需要立刻执行的，那我们怎么办，按照常规的办法，我们需要等到队列轮询到我自己的时候才能执行
哦，那岂不是黄花菜都凉了。所以，我们需要给紧急需要执行的消息一个绿色通道，这个绿色通道就是同步屏障的概念。

MessageQueue#postSyncBarrier()

我们看看它的源码

/   *  @hide  /    public int postSyncBarrier() {      return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());   } private int postSyncBarrier(long when) {   // Enqueue a new sync barrier token   synchronized (this) {     final int token = mNextBarrierToken++;     //从消息池中获取Message     final Message msg = Message.obtain();     msg.markInUse();         //就是这里！！！初始化Message对象的时候，并没有给target赋值，因此 target==null     msg.when = when;     msg.arg1 = token;     Message prev = null;     Message p = mMessages;    if (when != 0) {       while (p != null && p.when <= when) {      //如果开启同步屏障的时间（假设记为T）T不为0，且当前的同步消息里有时间小于T，则prev也不为null         prev = p;         p = p.next;      }    }     //根据prev是不是为null，将 msg 按照时间顺序插入到 消息队列（链表）的合适位置     if (prev != null) { // invariant: p == prev.next       msg.next = p;       prev.next = msg;    } else {       msg.next = p;       mMessages = msg;    }     return token;  } }

可以看到，Message 对象初始化的时候并没有给  target 赋值，因此， target == null 的 来源就找到了。上面消
息的插入也做了相应的注释。这样，一条 target == null 的消息就进入了消息队列。
那么，开启同步屏障后，所谓的异步消息又是如何被处理的呢？
如果对消息机制有所了解的话，应该知道消息的最终处理是在消息轮询器 Looper#loop() 中，而 loop() 循环中会
调用 MessageQueue#next() 从消息队列中进行取消息。
//MessageQueue.java
Message next()

讯享网.....//省略一些代码   int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration   // 1.如果nextPollTimeoutMillis=-1，一直阻塞不会超时。   // 2.如果nextPollTimeoutMillis=0，不会阻塞，立即返回。   // 3.如果nextPollTimeoutMillis>0，最长阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒(超时)   //  如果期间有程序唤醒会立即返回。   int nextPollTimeoutMillis = 0;   //next()也是一个无限循环   for (;;) {     if (nextPollTimeoutMillis != 0) {       Binder.flushPendingCommands();    }     nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);     synchronized (this) {       //获取系统开机到现在的时间       final long now = SystemClock.uptimeMillis();       Message prevMsg = null;       Message msg = mMessages; //当前链表的头结点             //关键！！！       //如果target==null，那么它就是屏障，需要循环遍历，一直往后找到第一个异步的消息       if (msg != null && msg.target == null) {       // Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.         do {           prevMsg = msg;           msg = msg.next;        } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());      }       if (msg != null) {         //如果有消息需要处理，先判断时间有没有到，如果没到的话设置一下阻塞时间，         //场景如常用的postDelay         if (now < msg.when) {          //计算出离执行时间还有多久赋值给nextPollTimeoutMillis，          //表示nativePollOnce方法要等待nextPollTimeoutMillis时长后返回           nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);        } else {           // 获取到消息           mBlocked = false;          //链表操作，获取msg并且删除该节点           if (prevMsg != null)             prevMsg.next = msg.next;          } else {             mMessages = msg.next;          }           msg.next = null；           msg.markInUse();           //返回拿到的消息           return msg;        }      } else {         //没有消息，nextPollTimeoutMillis复位         nextPollTimeoutMillis = -1;      }      .....//省略 }

从上面可以看出，当消息队列开启同步屏障的时候（即标识为 msg.target == null ），消息机制在处理消息的时
候，优先处理异步消息。这样，同步屏障就起到了一种过滤和优先级的作用。
下面用示意图简单说明：

如上图所示，在消息队列中有同步消息和异步消息（黄色部分）以及一道墙----同步屏障（红色部分）。有了同步屏
障的存在，msg_2 和 msg_M 这两个异步消息可以被优先处理，而后面的 msg_3 等同步消息则不会被处理。那么这
些同步消息什么时候可以被处理呢？那就需要先移除这个同步屏障，即调用 removeSyncBarrier() 。

同步消息的应用场景
似乎在日常的应用开发中，很少会用到同步屏障。那么，同步屏障在系统源码中有哪些使用场景呢？Android 系统中
的 UI 更新相关的消息即为异步消息，需要优先处理。
比如，在 View 更新时，draw、requestLayout、invalidate 等很多地方都调用了
ViewRootImpl#scheduleTraversals() ，如下：
//ViewRootImpl.java

void scheduleTraversals() {   if (!mTraversalScheduled) {     mTraversalScheduled = true;     //开启同步屏障     mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();     //发送异步消息     mChoreographer.postCallback(         Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);     if (!mUnbufferedInputDispatch) {       scheduleConsumeBatchedInput();    }     notifyRendererOfFramePending();     pokeDrawLockIfNeeded();  } }

postCallback() 最终走到了 ChoreographerpostCallbackDelayedInternal() ：

讯享网private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,      Object action, Object token, long delayMillis) {    if (DEBUG_FRAMES) {      Log.d(TAG, "PostCallback: type=" + callbackType- ", action=" + action + ", token=" + token =" + delayMillis);    }    synchronized (mLock) {    final long now = SystemClock.uptimeMillis();    final long dueTime = now + delayMillis;    mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);    if (dueTime <= now) {      scheduleFrameLocked(now);    } else {      Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);      msg.arg1 = callbackType;      msg.setAsynchronous(true);  //异步消息      mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);    }  } }

这里就开启了同步屏障，并发送异步消息，由于 UI 更新相关的消息是优先级最高的，这样系统就会优先处理这些异
步消息。
最后，当要移除同步屏障的时候需要调用 ViewRootImpl#unscheduleTraversals() 。

void unscheduleTraversals() {    if (mTraversalScheduled) {      mTraversalScheduled = false;      //移除同步屏障      mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);      mChoreographer.removeCallbacks(          Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);    }  }

小结
同步屏障的设置可以方便地处理那些优先级较高的异步消息。当我们调用
Handler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier() 并设置消息的 setAsynchronous(true) 时，target 即
为 null ，也就开启了同步屏障。当在消息轮询器 Looper 在 loop() 中循环处理消息时，如若开启了同步屏障，会优
先处理其中的异步消息，而阻碍同步消息。