源碼解析 Handler 面試寶典

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前言

在Android 的中，高級面試中，我們經常會被問到Handler 相關的知識點，而且占重比例還比較大，這是什麼呢？下面一起來看一張圖：

由上圖我們可以看出，整個APP 的啟動流程： Launcher(APP): zygote -> jvm -> ActivityThread.main()ActivityThread.main() 就是我們APP 獨有的main 啟動方法，如圖所示，綠色的部分，就是Handler 為我們開辟的獨有空間，啟動主線程獨有的Looper，將當前App 獨立出來。

由此我們可以得出一個結論：Handler 並不是只屬於進程通訊，進程通訊只是Handler 的附屬功能，而Handler 的真正功能是 所有的代碼，都是在Handler 中運行的

1、一個線程有幾個Handler

考點

這裏面試官其實想了解的是，你對Handler的認知，如果這個問題打不出來，那麼面試官也不會再去問了。

答案

在說答案之前，先看一直 Handler 的執行流程圖：

由上圖，我們可以看出：

• 一個線程裏面，可以創建N個的Handler，如hander.sentXXX、 handler.postXX 都是在創建一個Handler。 每一個message，就是我們插入到消息隊列 中的消息節點。

2、一個線程有幾個Looper？如何保證

考點

這裏面試官其實想了解的是，你對Handler 流程及源碼的理解。

答案

• 在回答這個問題之前，我們再看一下Handler 的執行流程圖：
  handler -> sendMessage -> messageQueue.enqueueMessage -> looper.loop() -> messasgeQueue.next() -> handler.dispatchMessage() -> handler.handerMessage() ，handler 發送message，進入messageQueue.enqueueMessage 隊列，進入looper中經過loop 死循環的不斷遍曆，驅動隊列一直前進，經過handler.dispatchMessage() 分發給handler.handerMessage，這樣我們就走完了整個的Handler 流程，也可以直接看錯，一個線程中，只有一個Looper。
• 如何保證的呢？ThreadLocal 多線程，線程上下文的存儲變量，其實ThreadLocal 並不能存儲任何的東西，但是在ThreadLocal 中，有一個ThreadLocalMap 集合，裏面存儲的<this, value> ，this 就是上下文，唯一的ThreadLocal key，key 唯一了，那麼value 也就是唯一的，ThreadLocal在創建的時候，會有一個判斷，如果已經創建了，會報异常，所以一個線程有唯一的ThreadLocal 就有唯一的looper。如下圖：

ThreadLocal 線程隔離工具類

ThreadLocal 創建源碼

3、Handler 內存泄漏原因？為什麼其他的內部類沒有說過這個問題

考點

應該是考官想知道，你對於GC回收 JVM 相關的東西吧。

答案

在這裏，我我們先看一段代碼：

    Handler handler = new Handler(){        @SuppressLint("HandlerLeak")        @Override        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {            Log.d("tiger", "handleMessage: ");            View view = null;            click(view);            MainActivity2.this.click(view);        }    };    public void click(View view) {            }

• 上面代碼片段中的handler 代碼，會標黃，並給予一個警告：這個處理程序類應該是靜態的，否則可能發生內存泄漏。
• 那麼為什麼其他類不會有呢？
  生命周期的問題。流程 sendMessage -> sendMessageAtTime -> enqueueMessage 在 enqueueMessage 中，有段代碼 msg.target = this;，意思就是Message 會持有當前的handler，handler 已經成為了massage的一部分，假如我設置一個消息需要等待20分鐘後執行，那麼就意味，我的message會一直等待20分鐘之後才會執行，message 持有 handler，handler 持有 (this)activity，這樣就導致GC無法回收，JVM 通過可達性算法，告訴我們，沒法到達，就無法回收。內部類的生命周期，一旦在外部類生命周期中被別的生命周期持有了，那麼外部類也不能被釋放。

4、為何主線程可以new Handler？如果想要在子線程中new Handler 要做些什麼?

考點

好煩啊，我也不知道啊，為什麼還要要求這個？

答案

• 在APP 啟動的時候，就在ActivityThread.main() 方法中，就創建了looper.loop() ，源碼如下：
  
• 那麼如何在子線程中new Handler呢？只需要在子線程中，手動添加 Looper.prepare(); 和 Looper.loop(); 就可以了。請看下面代碼

    public void click (View view){            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    Looper.prepare();                    mHandler = new Handler() {                        public void handleMessage(Message msg) {                            // do something()                        }                    };                    Looper.loop();                }            }).start();        }

5、子線程中維護的Looper，消息隊列無消息的時候的處理方法是什麼？有什麼用？

考點

對於源碼的掌握程度

答案

• 子線程中維護的Looper 在無消息的時候調用quit，可以結束循環。loop() 是一個死循環，想要退出，必須msg == null。請看下面源碼：

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

• 只有在調用quit 的時候，才會返回null。

Message next() {        for (;;) {            synchronized (this) {                if (mQuitting) {                    dispose();                    return null;                }            }        }    }void quit(boolean safe) {        synchronized (this) {            if (mQuitting) {                return;            }            mQuitting = true;        }    }

• 所以使用quit() 喚醒隊列，執行loop() 退出循環，子線程looper 不在執行了。

• 消息入隊：根據時間排序，當隊列滿的時候，阻塞，直到用戶通過next() 取出消息。當next 方法被調用的時候，通知MassageQueue 可以消息入隊。
• 消息出隊：由Looper.loop()進行循環, 對queue 進行輪詢操作，當消息達到執行時間就取出來，當MessageQueue 為空的時候，隊列阻塞，等消息調用queue massage 的時候，通知隊列，可以取出消息，停止阻塞。
• handler 沒有使用多線程中的阻塞隊列 BlockQueue，因為主線程（系統）也在使用，如果使用BlockQueue 設置上限的話，系統可能會出現卡頓等情况。

• 從上圖中，我們看可以出，handler 是一個生產者 - 消費者的設計模式。下面我們來看一下，looper 中的兩種循環阻塞方式：

1. 執行時間阻塞（沒有到執行時間），nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis) 執行阻塞操作，timeoutMillis 為 -1 錶示無限等待，直到事件發生為止，如果為0，無需等待，立即執行。請看下面源碼：

    Message next() {        final long ptr = mPtr;        if (ptr == 0) {            return null;        }        int nextPollTimeoutMillis = 0;        for (;;) {            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);// 循環進入阻塞狀態,等待執行時間到達後喚醒            synchronized (this) {                if (msg != null) {                    if (now < msg.when) {                        // 消息不為空,並且沒有到執行時間,nextPollTimeoutMillis 不為-1                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);                    }                }                // Process the quit message now that all pending messages have been handled.                if (mQuitting) {                    dispose();                    return null;                }            }        }    }

2. MessagaQueue 為空，執行阻塞，等待喚醒。當插入消息時，主動喚醒，請看下面源碼：

    Message next() {        if (ptr == 0) { // mPtr==0,錶示中斷循環,            return null;        }        int pendingIdleHandlerCount = -1;        int nextPollTimeoutMillis = 0;        for (;;) {            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);            synchronized (this) {                if (msg != null) {                } else {                    // 無消息,timeoutMillis為-1錶示無限等待,直到有事件發生為止                    nextPollTimeoutMillis = -1;                }            }        }    }    // mPtr==0    private void dispose() {        if (mPtr != 0) {            nativeDestroy(mPtr);            mPtr = 0;        }    }    // 喚醒    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {        synchronized (this) {            boolean needWake;            Message p = mMessages;            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {                msg.next = p;                mMessages = msg;                needWake = mBlocked;            }            // mPtr != 0 循環沒有中斷,進行喚醒操作.            if (needWake) {                nativeWake(mPtr);            }        }        return true;    }

6、既然可以存在多個Handler 往MessageQueue 中添加數據（發消息時各個Handler 可能處於不同線程），那它內部是如何確保線程安全的？

考點

線程鎖，後續會更多 synchronized 相關的東西

答案

• synchronized鎖: synchronized內置鎖，它是由jvm自動完成的，插入和取都需要鎖，因為取的時候,可能正在插入。它是鎖的對象,因為MessageQueue 每個線程中只有一個Looper，每個Looper又只有一個MessageQueue.

7、我們使用Message 時應該如何創建它？

考點

難道是想知道有沒有使用過？

答案

• 在創建Message 對象時，有三種方法：

1. Message message = new Message();
2. Message message1 = Message.obtain(); 查看源碼的時候，發現內部調用的也是obtain() 方法。
3. Message message2 = handler.obtainMessage();

8、Looper 死循環為什麼不會導致應用卡死

考點

難道是 ANR 的機制？

答案

• 應用卡死也就是發生ANR,那什麼是ANR?ANR是如何檢測的，知道了ANR是如何檢測的，我們就知道Looper死循環為什麼不會導致應用卡死?

什麼是ANR?

• ANR指的是應用無響應,ANR主體實現在系統層。所有與ANR相關的消息，都會經過系統進程(AMS)調度，然後派發到應用進程完成對消息的實際處理，同時，系統進程設計了不同的超時限制來跟踪消息的處理。 一旦應用程序處理消息不當，超時限制就起作用了， 它收集一些系統狀態，比如CPU/IO使用情况、進程函數調用棧，並且報告用戶有進程無響應了(ANR對話框)。

總結

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