Android HandlerThread、Looper、MessageQueue 源码分析

Android HandlerThread、Looper、MessageQueue 源码分析

简介

在 Android 开发中，大家应该对 HandlerThread 有一定了解。顾名思义，HandlerThread 是 Thread 的一个子类。与普通的 Thread 不同，Thread 通常一次只能执行一个后台任务，如果需要执行多个任务，就必须创建多个线程，这样容易导致资源管理复杂，甚至可能出现内存泄漏等问题。而 HandlerThread 有一个显著的特点，它能够串行地执行多个任务。每个任务通过消息的形式排队执行，线程池中的任务按顺序依次处理，无需手动管理线程的生命周期或调度过程。我们只需通过 Handler 将任务发送到 HandlerThread 中，它会自动按顺序执行，极大简化了开发过程。使用 HandlerThread 的最大优势是：它是单线程的，因此不需要担心线程安全问题。实际上，Android 源码中也有许多地方使用了 HandlerThread，它在设计思想上值得我们学习和借鉴。接下来，我们将通过源码进一步了解它的实现原理。

源码分析

HandlerThread内部持有一个Looper,Looper中持有一个消息队列MessageQueue

Looper

在了解HandlerThread前，我们有必要先认识一下Looper，Looper 是一个负责管理消息队列（MessageQueue）并循环处理其中消息的类。简单来说，Looper 通过不断地从消息队列中取出消息并处理它们，来实现线程的消息处理机制。每个线程都有自己的消息队列和 Looper，通过 Looper，线程能够不断地处理任务直到任务队列为空。接下来我们会涉及到它以下几个核心接口。

• prepare() 是一个静态方法，用来构建一个Looper对象，quitAllowed表示这个Looper是否支持退出，默认是支持，像Android 主线程的Looper是不支持退出的

    public static void prepare() {prepare(true);}

• loopOnce 静态方法，顾名思义，循环一次，它的作用是从当前消息队列MessageQueue中取一条符合条件的消息进行分发操作

private static boolean loopOnce(final Looper me,final long ident, final int thresholdOverride) {Message msg = me.mQueue.next(); // 取一条消息if (msg == null) {//正常没消息，队列会堵塞，不会返回null，所以这里是null肯定是已经要结束了，这里返回false 退出looperreturn false;}//分发消息代码逻辑省略}

• loop() 静态方法，启动循环，在循环中不断调用loopOnce来处理消息

//关键代码public static void loop() {final Looper me = myLooper();
//...for (;;) {if (!loopOnce(me, ident, thresholdOverride)) {//返回false 意味着循环结束return;}}}

• quit()和quitSafely() 退出looper，前者是立即退出，后者是处理完当前队列中所有消息后退出，最终是调用消息队列MessageQueue对应的退出方法

    public void quit() {mQueue.quit(false);
}public void quitSafely() {mQueue.quit(true);
}

HandlerThread

• 既然它是一个线程，那可以先从run方法入手：

@Overridepublic void run() {mTid = Process.myTid();Looper.prepare();synchronized (this) {mLooper = Looper.myLooper();notifyAll();}Process.setThreadPriority(mPriority);onLooperPrepared();Looper.loop();mTid = -1;}

可以看出，线程跑起来后，先初始化了一个Looper，然后启动死循环,HandlerThread在这里充当的作用是在子线程中开启死循环接受和分发消息
这里有个地方比较有意思，在mLooper = Looper.myLooper();后面，它调用了notifyAll(),它起到了什么作用呢？

• getLooper()，我们应该知道要把任务提交给HandlerThread执行，需要借助Handler，但是Handler的构造参数是需要传入一个Looper对象，所以，这里对外公开了获取Looper的接口

public Looper getLooper() {if (!isAlive()) {return null;}boolean wasInterrupted = false;// If the thread has been started, wait until the looper has been created.synchronized (this) {while (isAlive() && mLooper == null) {try {wait();} catch (InterruptedException e) {wasInterrupted = true;}}}/** We may need to restore the thread's interrupted flag, because it may* have been cleared above since we eat InterruptedExceptions*/if (wasInterrupted) {Thread.currentThread().interrupt();}return mLooper;}

这里是直接返回了在run中初始化的mLooper，但是呢，在非当前线程获取mLooper对象，就会引发线程安全问题，可能mLooper还没被初始化就调用了getLooper(),这样就有可能返回一个空的数据了，所以官方在这里做了while循环，并且使用了wait()堵塞，等待上面run初始化完成后再notifyAll()这里

• getThreadHandler() 就是公开给外面向当前HandlerThread插入消息的接口，内部维护着一个Handler对象

    @NonNullpublic Handler getThreadHandler() {if (mHandler == null) {mHandler = new Handler(getLooper());}return mHandler;}

• quit()、quitSafely() 同样，HandlerThread也有退出的方法，其实现也是调用looper对应的函数退出

MessageQueue

由于关于消息分发逻辑在其他地方讲过，这里只要分析退出队列的逻辑。
它实现了退出和安全退出的方法，这两个操作有什么区别呢，请看源码

• next() looper每调用一次loopOnce，内部就会调用messageQueue获取一条消息

Message next() {//只放关键代码for (; ; ) {//堵塞，等待消息或者时机合适或主动唤醒nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);//...//符合分发条件的 返回这条消息给looperif (msg != null) {//...return msg;} else {// No more messages.nextPollTimeoutMillis = -1;}//...//退出状态 则释放队列，结束循环if (mQuitting) {dispose();return null;}}
}

• quit()实际逻辑由下面两个removeAllFutureMessagesLocked和removeAllMessagesLocked函数执行

void quit(boolean safe) {if (!mQuitAllowed) {throw new IllegalStateException("Main thread not allowed to quit.");}synchronized (this) {if (mQuitting) {//如果已经给队列设置了退出信号，下面的逻辑就不用走了return;}mQuitting = true;//标记当前队列处于退出状态，此时不再接受新的消息if (safe) {//安全退出removeAllFutureMessagesLocked();} else {//立即退出removeAllMessagesLocked();}//把队列的消息标记完成后，唤醒上面next的堵塞位置nativePollOnce，执行剩下的退出逻辑nativeWake(mPtr);}
}
//移除所有消息
private void removeAllMessagesLocked() {//mMessages 在这里是队列的头Message p = mMessages;while (p != null) {//从头开始，把所有消息标记为回收状态Message n = p.next;p.recycleUnchecked();p = n;}mMessages = null;//队头消息置空，next()执行时会判断这个，为空直接退出队列
}//移除所有未来消息，退出这一瞬间之前提交的消息保留继续执行
private void removeAllFutureMessagesLocked() {final long now = SystemClock.uptimeMillis();Message p = mMessages;if (p != null) {if (p.when > now) {//队头的时间比当前新，说明全是后面新加的，全部回收掉removeAllMessagesLocked();} else {//以下为从消息队列中找到退出那一瞬间时间一样的分割点，把分割点前的消息与队列断开链接Message n;for (;;) {n = p.next;if (n == null) {return;}if (n.when > now) {break;}p = n;}p.next = null;//断开链接，这里把队列从分割点切断do {p = n;n = p.next;p.recycleUnchecked();//把所有未来消息标记为回收状态} while (n != null);}}
}

从上面可以看出，安全退出时，队列会把所有未来消息移除掉，并且不再接受新的消息，队列中剩下的消息会继续被looper取，一直到取完为止，然后结束队列退出循环，而普通退出就会把队列中所有消息移除，然后紧接着结束队列退出循环

quit和quitSafely 应用场景有哪些呢

;//把所有未来消息标记为回收状态
} while (n != null);
}
}
}

从上面可以看出，安全退出时，队列会把所有未来消息移除掉，并且不再接受新的消息，队列中剩下的消息会继续被looper取，一直到取完为止，然后结束队列退出循环，而普通退出就会把队列中所有消息移除，然后紧接着结束队列退出循环### quit和quitSafely 应用场景有哪些呢
举一个简单的例子，在Android 使用Room操作数据库，由于操作数据库需要在子线程，所以，我们可以构造一个`HandlerThread`，专门处理操作数据库的任务，如果操作过程非常耗时，然后又要关闭数据库，