提到handler,大家都想到些什麼呢,切換線程?延時操作? 那麼你是否瞭解「IdleHandler,同步屏障,死循環」的設計原理?以及由Handler機制衍生的「IntentService,BlockCanary」? 這次我們說下Android中最常見的Handler,通過解析面試點或者知識點,帶你領略Handler內部的神奇之處。
先上一張總結圖,看看你是否瞭解真正的Handler
基本的用法和工作流程
用法很簡單,定義一個handler,重寫handleMessage
方法處理消息,用send系列方法發送消息。 但是主線程和新建線程用法卻有點不一樣!其實新線程裏面的用法纔是表達出完整流程的。
Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
handler.sendEmptyMessage(0);
handler.sendEmptyMessageDelayed(0, 1000);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
Handler handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
Looper.loop();
}
}).start();
Looper.prepare()
方法就是創建looper對象,並且綁定到該線程。 然後定義一個handler,loop()
方法中主要是looper
對象會不斷從MessageQueue
中獲取message
並且發送給對應的hander,並且通過handleMessage
方法處理。
所以looper
相當於一個郵遞員,負責從郵局(MessageQueue)獲取信件(Message),並將信件傳遞給收件人(Handler)。
「handler相關四大天王」
- looper,關聯線程並且負責從消息隊列拿出消息分發給handler
- MessageQueue,消息隊列,負責消息存儲管理
- Message,消息對象
- handler,負責發送和處理消息
「用法和流程就這麼多,下面開始常見面試點講解並附上簡單的源碼解析,具體剖析Handler內部奧祕」
知識點,面試點
「面試題1:主線程的looper呢??」
看下源碼,這裏需要涉及到的一個類android.app.ActivityThread
,這個類中的main方法是整個app的最開始執行的方法,是app的入口,看下「main方法源碼」
Looper.prepareMainLooper();
// ***
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
Looper.prepareMainLooper();
Looper.loop();
其中最重要的就是這兩句,調用了prepareMainLooper方法創建了主線程的Looper,然後調用loop方法開始死循環
ok,loop方法是找到了。那Looper爲什麼可以一直取消息呢?看看源碼
//Looper
public static void loop() {
//...
for (; ; ) {
// 不斷從 MessageQueue 獲取 消息
Message msg = queue.next();
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
//...
}
}
找到原因了。其實就是一個死循環,所以Looper可以一直執行工具人的工作
「面試題2:爲什麼有死循環呢?這種寫法科學嗎?不會oom嗎??」
說白了,其實死循環也是有意爲之,線程在可執行代碼執行完後,就會終止,而主線程肯定需要一直運行,所以死循環就能保證這一點。
「死循環之外怎麼處理事務?」
既然主線程是死循環,那麼如果有其他事務該怎麼處理呢?創建新線程唄,在主線程創建之前會創建一些其他的binder線程,比如ApplicationThraed
。
「死循環是不是會浪費cpu資源」
主線程的messageQueue在沒有消息的時候,會阻塞在loop的queue.next
方法中,此時主線程會釋放CPU資源,進入休眠狀態,直到下個消息來到,所以不會一直消耗CPU資源。
「而activity的生命週期是怎麼實現在死循環體外正常執行的呢?」
其實就是通過這個「handler」,比如onPause方法,當主線程Looper在loop的時候,收到暫停的消息,就會把消息分發給主線程的handleMessage
處理,然後最後會調用到activity的onPause方法。 那主線程的消息又是哪裏來的呢?剛纔說到主線程之外還會創建一些binder線程,比如app線程,系統線程,一般是系統線程比如ApplicationThreadProxy
傳消息給APP線程ApplicationThread
,然後再傳給主線程,也就是ActivityThread所在的線程。
「面試題3:內存泄漏??」
首先爲什麼會發送內存泄漏?handler作爲內部類會持有外部類的引用,當發送延遲消息時,就有可能發生處理消息的時候,activity已經銷燬了,從而導致內存泄漏
怎麼解決?定義靜態內部類,並且在ondestory裏面移除所有消息
直接移除不就行了?還需要靜態內部類?onDestory方法不一定執行哦。如果你的Activity不在棧頂,然後app被後臺強殺,那麼onDestory就不會被執行了。
上代碼:
private static class MemoryLeakSafeHandler extends Handler {
private WeakReference<HandlerInfoActivity> ref;
public MemoryLeakSafeHandler(HandlerInfoActivity activity) {
this.ref = new WeakReference(activity);
}
@Override
public void handleMessage(final Message msg) {
HandlerInfoActivity activity = ref.get();
if (activity != null) {
activity.handleMessage(msg);
}
}
}
MemoryLeakSafeHandler handler;
public void handleMessage(Message msg) {
}
@Override
protected void onDestroy() {
handler.removeCallbacksAndMessages(null);
super.onDestroy();
}
「面試題4:IdleHandler是什麼,有什麼用呢?」
IdleHandler
是在Hanlder空閒時,也就是沒有可處理的消息時候,用來處理空閒任務的一種機制。 有什麼作用呢?主要是用於提升性能,可以在消息隊列空閒時做一些事情,從而不影響到主線程的任務處理。(卑微小弟,你們重要的大哥們先用,我最後再用)。
用法如下:
Looper.myQueue().addIdleHandler(new IdleHandler() {
@Override
public boolean queueIdle() {
//do something
return false;
}
});
這裏queueIdle
方法的返回參數是bool類型,true代表執行一次後不刪除,下次進入空閒時還會調用該回掉方法。false代表執行一次後該IdleHandler就會被刪除。 源碼在MessageQueue類的next方法,其實就是在消息隊列裏面沒有消息的時候會去查詢mIdleHandlers
隊列,mIdleHandlers隊列有數據,也就是有IdleHandler就會去處理執行。 還是簡單放下源碼吧:
Message next() {
for (;;) {
synchronized (this) {
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// 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);
}
}
}
}
}
有人可能要問了,這玩意真的有用嗎?確實有用,只是你沒用到而已。下面舉例兩個場景
- 比如我要提升頁面的啓動速度,就可以把onCreate,onResume裏面的一些操作放到
IdleHandler
裏面執行,減少啓動時間。 -
Leakcanary
等三方庫也用到了這個類,用來幹嘛呢?監聽主線程的UI操作已完成。既然都執行到我這裏來了,就說明UI操作都完成了是吧。
「面試題5:同步屏障機制是什麼,有什麼用呢?」
還是看這個next獲取消息的方法:
Message next() {
for (; ; ) {
synchronized (this) {
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) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
return msg;
}
}
}
}
}
可以看到一開始就會判斷這個消息兩個條件:
- msg不爲空
- msg的target爲空
那麼這種消息就是屬於同步屏障消息,如果遇到這種消息,就會進入一個dowhile循環,找出消息隊列中的異步消息並返回。 所以這個同步屏障機制就是爲了讓handler能夠先執行異步消息,再去執行同步消息,直到屏障被移除。 慢着,我之前咋沒聽過還有異步消息?哈哈。確實是有的,Message有個setAsynchronous
方法,如果傳入true,就代表這個消息是個異步消息,在同步屏障發生後就可以先執行。目的是爲了插入一些比較重要的消息需要先行處理。
具體使用方法就是:
- postSyncBarrier方法加入屏障
- removeSyncBarrier移除屏障 但是這兩個方法都已經標記爲hide了,要使用的話必須使用反射。
ok,瞭解完之後又該有人問了,有什麼用呢?這個同步屏障。如果你看過view繪製的源碼,你就會發現ViewRootImpl
類中就用到了這個,由於view繪製的優先級比較高,所以開啓同步屏障後,就可以選擇讓某些操作先執行,提高了優先級,比如這個view的繪製處理操作。
咦,這個機制感覺跟之前的IdleHandler
是對應關係啊,一個是卑微小弟?一個是在線大哥?
「面試題6:Handler機制還還還有什麼其他的用處或者實際應用嗎?」
當然有啦,舉🌰:
BlockCanary
一個用來檢測應用卡頓耗時的三方庫。它的原理就在於Handler相關的Looper
類裏面,上面說過,Activity的生命週期都是依靠主線程的Looper.loop()
,所以主線程的操作基本都是在handler處理中發生的。那有沒有什麼辦法可以查看handler處理的耗時時間
呢?如果知道了耗時時間不就知道哪裏卡頓了?上源碼:
public static void loop() {
...
for (;;) {
...
// 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);
}
...
}
}
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
在loop方法內,有個Printer
類,用來打印日誌。我們可以看到在dispatchMessage
方法前後分別打印了一次日誌,而dispatchMessage
方法就是Handler用來處理消息的地方。那麼,我們如果能獲取到這兩次打印日誌的時間差,不就可以得到Handler處理消息
的耗時時間了?所以我們直接替換這個Printer
就可以達到我們的目的了:
Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mainLooperPrinter);
這麼簡單有效的方法,讓我不得不給BlockCanary作者點個👍
IntentService
IntentService
是一個繼承自Service
,自帶工作線程,並且線程任務結束後自動銷燬的一個類。Service
是啥?可以統一管理後臺任務,運行在前臺,所以可以獲取到上下文。 而IntentService
同樣具有這些特性,並且可以在新線程管理任務,工作執行完自動銷燬。就線程池來說區別就在與IntentService
擁有Service
的特性,所以在需要用到上下文的時候就可以選擇IntentService。而IntentService內部其實就是用到了HandlerThread
,也就是帶有Handler機制的線程。還是來點源碼:
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
//創建新線程並start
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
//創建新線程對應的handler
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}
@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
//service啓動後發送消息給handler
Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
msg.arg1 = startId;
msg.obj = intent;
mServiceHandler.sendMessage(msg);
}
private final class ServiceHandler extends Handler {
public ServiceHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
//handler收到消息後調用onHandleIntent方法
onHandleIntent((Intent)msg.obj);
stopSelf(msg.arg1);
}
}
源碼解析
經過上面的知識點講解,大家應該都大致瞭解了Handler內部原理,最後我們就跟隨源碼再複習一遍。 我們之前瞭解到,其實Handler真正做事其實就是兩個方法:
- sendEmptyMessage(Handler發送消息)
- loop (Looper開始循環獲取消息)
sendMessage
上源碼:
public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessage(int what)
{
return sendEmptyMessageDelayed(what, 0);
}
public final boolean sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis) {
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
return sendMessageDelayed(msg, delayMillis);
}
public final boolean sendMessageDelayed(@NonNull Message msg, long delayMillis) {
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
return false;
}
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
可以看到,不管是發送的什麼消息,最後都會走到這個enqueueMessage方法中,那我們就繼續看看
enqueueMessage`方法
private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
long uptimeMillis) {
msg.target = this;
msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
enqueueMessage`方法有兩個重要的點:
-
msg.target = this
,指定了消息的target對象爲handler本身 -
queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)
,執行了MessageQueue
的enqueueMessage
方法。
ok,繼續往下看
//MessageQueue.java
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
synchronized (this) {
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;
}
enqueueMessage`這個方法主要做了兩件事:
1、插入消息,msg。通過一個循環,找出msg應該插入的位置(按照時間排序),然後插入msg到mMessages
(消息隊列)
2、喚醒消息隊列。消息隊列在沒有消息的時候,會阻塞在queue.next()
方法這裏,所以來了消息就要喚醒線程。這裏的阻塞和喚醒主要依靠底層的epoll 機制
,具體我也不太懂,有懂得大神可以在評論區留言😁
既然有了消息,那麼Looper
那端就要取消息了,怎麼取的?就是我們要說的第二個重要方法loop
loop
//Looper.java
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
} catch (Exception exception) {
throw exception;
} finally {
}
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
}
}
/**
* Handle system messages here.
*/
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
這裏截取了部分代碼,可以看到,loop方法通過一個死循環,不斷的從MessageQueue
獲取消息,並且通過msg.target的dispatchMessage
方法進行處理,target
上文說過也就是消息對應的Handler
。 而dispatchMessage
方法最後也會調用到handler的handleMessage
方法了。至此,流程已走通。
ok,還剩最後一個重要的點沒說了。就是到底MessageQueue
是怎麼取出消息的呢?
- 死循環獲取消息
- 遇到
同步屏障
消息,就優先處理異步消息(上文知識點) - 隊列空閒時就開啓
IdleHandler機制
處理任務。(上文知識點)
代碼貼上
//MessageQueue.java
Message next() {
for (;;) {
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
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) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// 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);
}
}
}
}
}
至此,Handler的大概已經瞭解的差不多了,是不是覺得Handler太神奇了,你也忍不住想去好好看看它的源碼了呢?也許還有一些功能沒被利用起來,等着你去發現🚀🚀🚀
有說的不對的地方望指正,謝謝。🙏
面試前的知識梳理,儲備提升
自己的知識準備得怎麼樣,這直接決定了你能否順利通過一面和二面,所以在面試前來一個知識梳理,看需不需要提升自己的知識儲備是很有必要的。
關於知識梳理,這裏再分享一下我面試這段時間的複習路線:(以下體系的複習資料是我從各路大佬收集整理好的)
架構師築基必備技能:深入Java泛型+註解深入淺出+併發編程+數據傳輸與序列化+Java虛擬機原理+反射與類加載+動態代理+高效IO
Android高級UI與FrameWork源碼:高級UI晉升+Framework內核解析+Android組件內核+數據持久化
360°全方面性能調優:設計思想與代碼質量優化+程序性能優化+開發效率優化
解讀開源框架設計思想:熱修復設計+插件化框架解讀+組件化框架設計+圖片加載框架+網絡訪問框架設計+RXJava響應式編程框架設計+IOC架構設計+Android架構組件Jetpack
NDK模塊開發:NDK基礎知識體系+底層圖片處理+音視頻開發
微信小程序:小程序介紹+UI開發+API操作+微信對接
Hybrid 開發與Flutter:Html5項目實戰+Flutter進階
知識梳理完之後,就需要進行查漏補缺,所以針對這些知識點,我手頭上也準備了不少的電子書和筆記,這些筆記將各個知識點進行了完美的總結。
3.項目覆盤
實際上,面試的一二輪所問到的技術問題,很多都是圍繞着你的項目展開,因此在面試前最後要做好的一件事情就是項目覆盤。關於項目覆盤,我個人的思路如下,可供參考:
- 你在這個項目中承擔了什麼樣的角色?
- 這個項目的背景是什麼,如果是技術項目,爲什麼要做?
- 有哪些技術難點,是怎麼解決的,是否還有更好的方案?
- 你認爲項目中是否有可以改進的點?
- 這個項目解決了什麼問題,最好用數據說話,這個數據又是怎麼得出來的?
提前把思路捋一捋,上面這些問題好好思考或準備一下,做到心中有譜以後,自然能夠面試官聊得融洽,保持一個好的心態,通過的機率就會更大一些。
資料太多,全部展示會影響篇幅,暫時就先列舉這些部分截圖,以上資源均免費分享,以上內容均放在了開源項目:【github】 中已收錄,大家可以自行獲取(或者關注主頁掃描加微信獲取)。