面试中 - Handler引发的那些灵魂拷问

努力完善中。。。o(╥﹏╥)o 如果还有遇到别的问题的同学评论区打上,我会补上的。也欢迎纠错!

如果对Handler源码不够了解可以看看这个:Handler源码学习记录(java层、native层)
模仿Handler原理,使用eventfd+epoll实现Handler基础功能的小案例 -> gayhub地址(MessageQueueDemo)

1 Handler是什么?

android提供的线程切换工具类。主要的作用是通过handler实现从子线程切换回主线程进行ui刷新操作。


1.1 为什么Handler能实现线程切换?

在创建Handler的时候需要传入目标线程的Looper。(没有传入Looper默认拿当前线程的Looper,如果当前线程也没有准备好Looper会抛异常)
而当sendMessage的时候,会将当前的Handler对象赋值给Message中的target变量。并将该Message存到传入目标线程Looper的MessageQueue中
当Looper消费Message的时候便会拿到Message中的taeget执行dispatchMessage(msg)方法,从而实现线程切换。


1.2 为什么主线程才能刷新ui,子线程不可以?

‘android的ui刷新并不是线程安全的’ 所以必须要有一个线程专门来做这件事情,那就是主线程。
刷新ui的时候会检查当前线程是否为主线程,如果不是会抛异常。

view在更新的时候由于可能会发生大小、位置等变化,会执行requestLayout来告诉父View自己要更新layout。
然后父View也会一层层调用requestLayout,最终去到ViewRootImpl#requestLayout,在其requestLayout中
会进行线程检查。

//ViewRootImpl#requestLayout
@Override
public void requestLayout() {
    
    
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
    
    
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

//ViewRootImpl#checkThread
void checkThread() {
    
    
    if (mThread != Thread.currentThread()) {
    
    
        throw new CalledFromWrongThreadException(
                "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
    }
}

严格来说,子线程也不是不可以刷新ui。详细的文章:https://blog.csdn.net/xyh269/article/details/52728861


1.3 为什么android要设计成只有在主线程才能刷新ui?

设计成单线程刷新,目的是提高稳定性以及提高性能。
①提高稳定性:由于多线程存在资源共享的问题一旦处理不妥当,会造成数据丢失、重复以及错乱等问题。单线程能有效降低出错风险,提高稳定性。
②从①中引申出,如果要处理好多线程的资源共享的问题,就需要增加同步锁、原子类、线程安全的集合等。这样必然会存在等待,而且由于ui刷新是非常
频繁的,如果出现大量而又频繁的等待,会增加cpu的负担,从而导致性能下降。

以上是个人观点,可以看看大佬更加全面的文章:https://blog.csdn.net/qq_39154578/article/details/83782287


2 一个线程有几个Handler?

可以创建无数个,但是其内部的Looper只会有一个。


2.1 一个线程有几个Looper?如何保证?

一个线程只有一个Looper;
Looper内部是通过ThreadLocal保证的线程唯一,在Looper.prepare方法的时候创建并set进ThreadLocal。


2.2 为什么ThreadLocal能保证Looper线程唯一?

因为线程维护了一个ThreadLocalMap的容器,该容器专门提供给ThreadLocal获取数据。
key就是ThreadLocal,value就是需要获取的数据。

ThreadLocal设计思想
① Thread 内部持有一个全局变量ThreadLocalMap<ThreadLocal(弱引用), T (强引用)> threadLocals
② ThreadLocal内部
get() -> 获取当前thread对象 -> 获取threadLocals(并且判空,为空就为该thread创建threadLocals)-> map.get(this) 获取到value
set(T value) -> 获取当前thread对象 -> 获取threadLocals(并且判空,为空就为该thread创建threadLocals)-> map.set(this, value)
remove() -> 获取当前thread对象 -> 获取threadLocals -> map.remove(this)


3 为什么主线程可以new Handler?

主线程:
ActivityThread main方法已经帮我们准备好Looper了。
Looper.prepareMainLooper()
Looper.loop() 这个是死循环,是主线程一直存活的关键。
所以在主线程可以直接new Handler,而且还可以不用穿Looper参数。(没有传入Looper默认拿当前线程的Looper,如果当前线程也没有准备好Looper会抛异常)


3.1 那么子线程中如何使用Handler?

Looper.prepare() 准备Looper
Looper.loop() 让Looper运行起来
Looper.myLooper() 提供给Handler获得该线程的Looper
由于子线程的Looper创建是在prepare()中,无法保证外部的Hander立即能获得有效的Looper,所以需要做同步锁操作。

HandlerThread 封装好了一切同步操作,也可以用它。


3.2 子线程维持的Looper,无消息应该怎么处理?

由于Looper.loop()的存在会一直阻塞线程,线程是不会退出的,可能会导致内存泄漏。
需要手动退出 Looper.quit() -> MessageQueue quit()
MessageQueue quit()工作:清空所有Message,nativeWake唤醒等待,next()继续执行,dispose()


3.3 为什么主线程的Looper不需要退出?

如果主线程Looper退出了,整个程序就会退出了。因为整个app程序都是依靠Looper来分发处理消息,处理生命周期回调的。


4 Handler内存泄漏的原因是什么?

匿名内部类默认会持有外部类的引用。
内存泄漏:程序在向系统申请分配内存空间后(new),在使用完毕后未释放。内存泄漏容易造成OOM(内存溢出)。
OOM:我想要使用一个4M的连续空间,但是找不到。系统就会抛出OOM。

MessageQueue维护着所有将要处理的Message,在enqueueMessage的时候,将Handler对象存入Message target变量中。
所有Message的生命有可能会比Handler所在的Activity生命要长,Activity销毁了,但是Message都还没执行的话,该Activity
就无法销毁,导致内存泄漏。


5 Handler的消息阻塞是怎么实现的?

Handler的实现原理是使用了linux的两个系统调用实现的:eventfd + epoll
eventfd 负责通知
epoll 负责监听
首先会通过eventfd系统调用创建一个唤醒fd并且注册到epoll里边。
如果当有延时消息入队的时候,会根据消息的延时时长为epoll设置阻塞时长,知道超时epoll自动唤醒,然后返回java层处理消息
如果当有立即执行的消息入队的时候,会通过写入数据到唤醒fd从而唤醒epoll,然后返回java层处理消息
如果没有消息,epoll会一直阻塞,直到被唤醒。


5.1 Looper.loop()会阻塞主线程但为什么不会出现ANR?

ANR:应用无响应异常
ANR产生原因:当前的事件没有机会得到处理
例如:当前在处理一个点击事件,但是这个点击事件里边的处理是耗时的,主线程就会等待这个耗时的处理。
与此同时另外一个点击事件发送过来了,新的事件就会被阻塞。当事件超过某一个时间限制(触摸事件一般是5s)
仍未被执行,就会抛ANR。

所以ANR与Looper.loop()的阻塞是不相关的。并且Looper.loop()的阻塞是为了保证主线程不退出而设计的。

更详细的文章:https://blog.csdn.net/qq_32583189/article/details/52253147


6 Handler如果让Message尽快执行执行?

发送异步消息。
方法:使用Message#setAsynchronous设置

这样还是不能实现尽快执行的,还需要增加同步屏障(一种特殊的消息)
但是添加以及移除同步屏障的方法,对开发者是不公开的。所以需要使用反射去设置。
记住:使用完之后必须要移除同步屏障,不然同步屏障后面的所有同步消息都无法执行的。
同步屏障的作用:拦截同步屏障后面所有同步消息,只允许异步消息用过。

使用场景介绍:ViewRoomtImpl中为了让消息尽快执行大量使用了异步消息

//ViewRoomtImpl#scheduleTraversals
void scheduleTraversals() {
    
    
        if (!mTraversalScheduled) {
    
    
            mTraversalScheduled = true;
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); //添加消息屏障
            ...
        }
    }

//ViewRoomtImpl#unscheduleTraversals
    void unscheduleTraversals() {
    
    
        if (mTraversalScheduled) {
    
    
            mTraversalScheduled = false;
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier); //移除消息屏障
            ...
        }
    }

7 Handler有没有一些机制是有助于程序优化的?

IdleHandler:可以在程序空闲的时候,做一些不太耗时的操作。
使用方法
mHandler.getLooper().getQueue().addIdleHandler
mHandler.getLooper().getQueue().removeIdleHandler

IdleHandler#queueIdle():
返回值用于告诉MessageQueue
true:每次进入阻塞都会调用该IdleHandler,直到该IdleHandler被移除。
false:只调用一次IdleHandler,就被自动移除了。

使用场景:
1、Activity启动优化,onCreate,onStart,onResume中耗时较短但非必要的代码可以放到IdleHandler中执行,减少启动时间。
2、想要一个View绘制完成之后添加其他依赖于这个View的View,当然这个View#post()也能实现,区别就是前者会在消息队列空闲时执行。

详细的文章:https://www.jianshu.com/p/1dc73c8ab6a1


8 MessageQueue如何保证线程安全?

MessageQueue内部的很多方法为了保证线程安全,都增加了对象锁synchronized (this)。


9 Message怎么创建?

Message.obtain():使用复用池,减少new Message,防止频繁GC。(频繁GC会导致内存抖动(STW) -> 导致卡顿)
设计模式:享元模式(类似例子 recycleview bindView createView)

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转载自blog.csdn.net/yudan505/article/details/113716381