Android 高級面試-1：Handler 相關

要點

難點：

1. MQ 的 next() 方法，enqueueMessage() 方法，由於它們與 Native 層的 Looper 和 MQ 關聯。

重點：

1. 消息如何分發
2. next() 方法
3. 如何退出
4. Handler 與線程對應起來的原理

題目

• Handler 實現機制（不少細節須要關注：如線程如何創建和退出消息循環等等）
• 關於 Handler，在任何地方 new Handler 都是什麼線程下?
• Handler 發消息給子線程，looper 怎麼啓動?
• 在子線程中建立 Handler 報錯是爲何?
• 如何在子線程建立 Looper?
• 爲何經過 Handler 能實現線程的切換?

Handler 機制中有 4 個主要的對象：Handler、Message、MessageQueue 和 Looper. Handler 負責消息的發送和處理；Message 是消息對象，相似於鏈表的一個結點；MessageQueue 是消息隊列，用於存放消息對象的數據結構；Looper 是消息隊列的處理者（用於輪詢消息隊列的消息對象，取出後回調 handler 的 dispatchMessage() 進行消息的分發，dispatchMessage() 方法會回調 handleMessage() 方法把消息傳入，由 Handler 的實現類來處理。）

當咱們在某個線程當中調用 new Handler() 的時候會使用當前線程的 Looper 建立 Handler. 當前線程的 Looper 存在於線程局部變量 ThreadLocal 中。在使用 Handler 以前咱們須要先調用 Looper.prepare() 方法實例化當前線程的 Looper，並將其放置到當前線程的線程局部變量中（只放一次，之後會先從 TL 中獲取再使用，此時會調用 Looper 的構造方法，並在構造方法中初始化 MQ），而後調用 Looper.loop() 開啓消息循環。主線程也是同樣，只是主線程的 Looper 在 ActivityThread 的 main() 方法中被實例化。咱們可使用 Looper.getMainLooper() 方法來獲取主線程的 Looper，並使用它來建立 Handler，這樣咱們就能夠在任何線程中向主線程發送消息了。

Looper.prepare(); // 內部會調用 Looper 的 new 方法實例化 Looper 並將其放進 TL
    new Handler().post(() -> /* do something */);
    Looper.loop();
複製代碼

當實例化 Looper 的時候會同時實例化一個 MessageQueue，而 MessageQueue 同時又會調用 Native 層的方法在 Native 層實例化一個 MessageQueue 還有 Looper. Java 層的 Looper 和 Native 層的 Looper 之間使用 epoll 進行通訊。當調用 Looper 的 loop() 方法的時候會啓動一個循環來對消息進行處理。Java 層的 MQ 中沒有消息的時候，Native 層的 Looper 會使其進入睡眠狀態，當有消息到來的時候再將其喚醒起來處理消息，以節省 CPU.

在 Looper 的 loop() 中開啓無限循環爲何不會致使主線程 ANR 呢？這是由於 Android 系統自己就是基於消息機制的，所謂的消息就是指發送到主線程當中的消息。之因此產生 ANR 並非由於主線程當中的任務無限循環，而是由於無限循環致使其餘的事件得不處處理。

《Android 消息機制：Handler、MessageQueue 和 Looper》

handler內存泄漏及解決辦法：若是 Handler 不是靜態內部類，Handler 會持有 Activity 的匿名引用。當 Activity 要被回收時，由於 Handler 在作耗時操做沒有被釋放，Handler Activity 的引用不能被釋放致使 Activity 沒有被回收停留在內存中形成內存泄露。

解決方法是：1). 將 Handler 設爲靜態內部類；2). 使 Handler 持有 Activity 的弱引用；3). 在 Activity 生命週期 onDestroy() 中調用 Handler.removeCallback() 方法。

• 爲何不能在子線程中訪問 UI？

Android 中的控件不是線程安全的，之因此這樣設計是爲了：1).設計成同步的能夠簡化使用的複雜度；2).能夠提高控件的性能（異步加鎖在非多線程環境是額外的開銷）。

• Handler.post() 的邏輯在哪一個線程執行的，是由 Looper 所在線程仍是 Handler 所在線程決定的？（這裏的 Handler 所在的線程指的是調用 Handler 的 post() 方法時 Handler 所在的線程）
• Handler 的 post()/send() 的原理？
• Handler 的 post() 和 postDelayed() 方法的異同？

post() 方法所在的線程由 Looper 所在線程決定的；最終邏輯是在 Looper.loop() 方法中，從 MQ 中拿出 Message，而且執行其邏輯。這是在 Looper 中執行的。所以由 Looper 所在線程決定。

不論你調用 send() 類型的方法仍是 post() 類型的方法，最終都會調用到 sendMessageAtTime() 方法。post() 和 postDelay() 的區別在於，前者使用當前時間，後者使用當前時間+delay 的時間來決定消息觸發的時間。最終方法的參數都將被包裝成一個 Message 對象加入到 Handler 對應的 Looper 的 MQ 中被執行。

• Looper 和 Handler 必定要處於一個線程嗎？子線程中能夠用 MainLooper 去建立 Handler嗎？

Looper 和 Handler 不須要再一個線程中，默認的狀況下會從 TL 中取當前線程對應的 Looper，但咱們能夠經過顯式地指定一個 Looper 的方式來建立 Handler. 好比，當咱們想要在子線程中發送消息到主線程中，那麼咱們能夠

Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
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• Handler.post() 方法發送的是同步消息嗎？能夠發送異步消息嗎？

用戶層面發送的都是同步消息，不能發送異步消息；異步消息只能由系統發送。

• MessageQueue.next() 會由於發現了延遲消息，而進行阻塞。那麼爲何後面加入的非延遲消息沒有被阻塞呢？
• MessageQueue.enqueueMessage() 方法的原理，如何進行線程同步的？
• MessageQueue.next() 方法內部的原理？
• next() 是如何處理通常消息的？
• next() 是如何處理同步屏障的？
• next() 是如何處理延遲消息的？

調用 MessageQueue.next() 方法的時候會調用 Native 層的 nativePollOnce() 方法進行精準時間的阻塞。在 Native 層，將進入 pullInner() 方法，使用 epoll_wait 阻塞等待以讀取管道的通知。若是沒有從 Native 層獲得消息，那麼這個方法就不會返回。此時主線程會釋放 CPU 資源進入休眠狀態。

當咱們加入消息的時候，會調用 MessageQueue.enqueueMessage() 方法，添加完 Message 後，若是消息隊列被阻塞，則會調用 Native 層的 nativeWake() 方法去喚醒。它經過向管道中寫入一個消息，結束上述阻塞，觸發上面提到的 nativePollOnce() 方法返回，好讓加入的 Message 獲得分發處理。

MessageQueue.enqueueMessage() 使用 synchronized 代碼塊去進行同步。

資料：Android 中的 Handler 的 Native 層研究

• Handler 的 dispatchMessage() 分發消息的處理流程？

使用 Handler 的時候咱們會覆寫 Handler 的 handleMessage() 方法。當咱們調用該 Handler 的 send() 或者 post() 發送一個消息的時候，發送的信息會被包裝成 Message，而且將該 Message 的 target 指向當前 Handler，這個消息會被放進 Looper 的 MQ 中。而後在 Looper 的循環中，取出這個 Message，並調用它的 target Handler，也就是咱們定義的 Handler 的 dispatchMessage() 方法處理消息，此時會調用到 Handler 的 handleMessage() 方法處理消息，並回調 Callback.

• Handler 爲何要有 Callback 的構造方法？

當 Handler 在消息隊列中被執行的時候會直接調用 Handler 的 dispatchMessage() 方法回調 Callback.

• Handler構造方法中經過 Looper.myLooper() 是如何獲取到當前線程的 Looper 的？

從 TL 中獲取

• MessageQueue 中底層是採用的隊列？

是單鏈表，不是隊列

• Looper 的兩個退出方法？
• quit() 和 quitSafely() 有什麼區別
• 子線程中建立了 Looper，在使用完畢後，終止消息循環的方法？
• quit() 和 quitSafely() 的本質是什麼？

quit() 和 quitSafely() 的本質就是讓消息隊列的 next() 返回 null，以此來退出Looper.loop()。

quit() 調用後直接終止 Looper，不在處理任何 Message，全部嘗試把 Message 放進消息隊列的操做都會失敗，好比 Handler.sendMessage() 會返回 false，可是存在不安全性，由於有可能有 Message 還在消息隊列中沒來的及處理就終止 Looper 了。

quitSafely() 調用後會在全部消息都處理後再終止 Looper，全部嘗試把 Message 放進消息隊列的操做也都會失敗。

public void quit() {
        mQueue.quit(false);
    }
    public void quitSafely() {
        mQueue.quit(true);
    }
    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(); // 把全部延遲消息清除
            else       removeAllMessagesLocked();  // 直接把消息隊列裏面的消息清空
            nativeWake(mPtr);
        }
    }
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• Looper.loop() 在什麼狀況下會退出？

1).next() 方法返回的 msg == null；2).線程意外終止。

• Looper.loop() 的源碼流程?

1. 獲取到 Looper 和消息隊列；
2. for 無限循環，阻塞於消息隊列的 next() 方法；
3. 取出消息後調用 msg.target.dispatchMessage(msg) 進行消息分發。

• Looper.loop() 方法執行時，若是內部的 myLooper() 獲取不到Looper會出現什麼結果?

異常

• Android 如何保證一個線程最多隻能有一個 Looper？如何保證只有一個 MessageQueue

經過保證只有一個 Looper 來保證只有以一個 MQ. 在一個線程中使用 Handler 以前須要使用 Looper.prepare() 建立 Looper，它會從 TL 中獲取，若是發現 TL 中已經存在 Looper，就拋異常。

• Handler 消息機制中，一個 Looper 是如何區分多個 Handler 的？

根據消息的分發機制，Looper 不會區分 Handler，每一個 Handler 會被添加到 Message 的 target 字段上面，Looper 經過調用 Message.target.handleMessage() 來讓 Handler 處理消息。

最後

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