回顾Handler机制
Android 的 Handler 机制是用于线程间通信的基础组件。其核心角色包括：Looper、MessageQueue、Handler、Message
- Looper：Looper 是一个用于管理线程消息循环的类。每个线程（默认情况下是主线程）都有一个唯一的 Looper 对象，它会不断从 MessageQueue 中读取消息并处理消息。
public final class Looper {
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread;
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
public static void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(true));
}
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
return;
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
msg.recycleUnchecked();
}
}
}
- MessageQueue：MessageQueue 是消息存储和分发的队列。它存储所有通过 Handler 发送的消息和 Runnable 对象。
public final class MessageQueue {
Message mMessages;
Message next() {
int pendingIdleHandlerCount = -1;
for (;;) {
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
mMessages = msg.next;
msg.next = null;
return msg;
}
}
}
}
void enqueueMessage(Message msg, long when) {
synchronized (this) {
msg.when = when;
Message p = mMessages;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
} else {
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
}
msg.next = p;
prev.next = msg;
}
}
}
}
这个类不需要直接使用，它由 Looper 和 Handler 内部管理。
- Handler：Handler 是发送和处理 Message 的核心工具。它可以向 MessageQueue 发送消息和 Runnable，并在接收到消息时执行相应的处理。
public class Handler {
final Looper mLooper;
final MessageQueue mQueue;
public Handler() {
mLooper = Looper.myLooper();
mQueue = mLooper.mQueue;
}
public void handleMessage(Message msg) {
}
public final boolean sendMessage(Message msg) {
return sendMessageDelayed(msg, 0);
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis) {
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
return mQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
public final void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
handleMessage(msg);
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
}
- Message：Message 是在不同线程之间传递数据的对象。它包含消息的标识（what）、任意数据（obj）以及处理消息的目标 Handler（target）。
public final class Message {
public int what;
public Object obj;
Handler target;
public static Message obtain() {
return new Message();
}
}
使用示例：
Message msg = Message.obtain();
msg.what = 1;
msg.obj = "Hello, Handler!";
handler.sendMessage(msg);
通过 Handler、MessageQueue、Looper 和 Message 这四个角色，Android 实现了灵活的消息传递和线程间通信机制。
同步屏障
同步屏障是一种特殊的消息，用于阻止普通消息的处理，确保异步消息能够优先处理。同步屏障通过插入一种特殊的同步屏障消息到消息队列中，来实现阻止处理普通同步消息，但允许异步消息通过，相当于给Message设置了处理的优先级。
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
//添加同步屏障
int token = handler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); //高版本API已经不允许直接调用了
handler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.d("AsyncTask", "This is an asynchronous task");
}
}, 1000);
//移除同步屏障
handler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(token);
可以看到在高版本的API中，postSyncBarrier() 已经不能直接调用了。同步屏障主要用于系统框架层，以确保某些高优先级的任务（如绘制和输入事件）能够及时处理，而不被低优先级的任务阻塞。例如：在Choreographer中，通过插入同步屏障，确保UI线程可以快速处理绘制帧相关的异步消息，而不会因为其他同步消息的存在而造成绘制延迟。
同步屏障如何设置的？
MessageQueue是消息队列的实现类，负责消息的插入和处理。在MessageQueue中有一个内部类SyncBarrier，用来表示同步屏障。插入一个同步屏障会在消息队列中插入一个SyncBarrier对象。以下是MessageQueue中与同步屏障相关的部分源码：
private boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// Check message validity
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
// 如果消息队列为空，或者消息是最早的，插入到头部
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// 插入到适当的位置
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;
prev.next = msg;
}
// 如果需要，唤醒native层
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
private int postSyncBarrier(long when) {
synchronized (this) {
int token = mNextBarrierToken++;
Message msg = Message.obtain();
msg.markInUse();
msg.when = when;
msg.arg1 = token;
// 插入同步屏障
Message prev = null;
Message p = mMessages;
if (when != 0) {
while (p != null && p.when <= when) {
prev = p;
p = p.next;
}
}
if (prev != null) {
msg.next = p;
prev.next = msg;
} else {
msg.next = p;
mMessages = msg;
}
return token;
}
}
public void removeSyncBarrier(int token) {
synchronized (this) {
Message prev = null;
Message p = mMessages;
while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
prev = p;
p = p.next;
}
if (p == null) {
throw new IllegalStateException("The specified message queue barrier token has not been posted or has already been removed.");
}
if (prev != null) {
prev.next = p.next;
} else {
mMessages = p.next;
}
p.recycle();
}
}
调用postSyncBarrier()方法时，会在消息队列中插入一个特殊的同步屏障消息，该消息没有目标Handler，仅用于标记位置。通过removeSyncBarrier()方法移除指定的同步屏障，恢复同步消息的正常处理。当消息队列中的同步屏障被设置后，Looper在处理消息时，会跳过所有同步消息，只处理异步消息。这使得异步消息得以优先执行。
IdleHandler 的定义
IdleHandler 是 Android 提供的一种机制，用于在MessageQueue消息队列没有消息或下一次消息执行的时间还未到（系统空闲）时执行一些任务。IdleHandler 是 MessageQueue.IdleHandler 的内部接口，它的定义如下：
//MessageQueue.java
public interface MessageQueue.IdleHandler {
boolean queueIdle();
}
queueIdle()：当消息队列空闲时调用。如果返回 true，该 IdleHandler 保持活动状态，等待下一个空闲周期。如果返回 false，它将被移除，不会在下一次空闲周期调用。
private final ArrayList<IdleHandler> mIdleHandlers = new ArrayList<IdleHandler>();
private IdleHandler[] mPendingIdleHandlers;
//是否是空闲状态
public boolean isIdle() {
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
return mMessages == null || now < mMessages.when;
}
}
//添加IdleHandler
public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
if (handler == null) {
throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler");
}
synchronized (this) {
mIdleHandlers.add(handler);
}
}
//移除IdleHandler
public void removeIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(handler);
}
}
Looper.loop()方法执行时，不断从 MessageQueue 中读取消息并处理消息，当消息队列空闲时，添加的IdleHandler就有机会执行了：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
//...other...
msg.target.dispatchMessage(msg);
msg.recycleUnchecked();
}
}
Message next() {
final long ptr = mPtr;
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
//同步屏障的Message没有设置Handler（msg.target == null），是一种特殊的消息
if (msg != null && msg.target == null) {
// 1、同步屏障，寻找消息队列MessageQueue中的异步消息优先处理
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
//2、Message不为空，开始处理消息
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 {
// 无Message消息了
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// 3、处理IdleHandler空闲消息
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);
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 {
//根据queueIdle()返回的值来控制是否删除当前IdleHandler
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
//删除IdleHandler消息
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 before the loop ends.
pendingIdleHandlerCount = 0;
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
}
可以看到消息执行顺序为：异步消息 > 同步消息 > IdleHandler。
使用示例
以下是一个使用 IdleHandler 的示例：
// 获取主线程的消息队列
Looper.myQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {
@Override
public boolean queueIdle() {
// 在系统空闲时执行的任务
Log.d("IdleHandler", "The system is idle now.");
// 返回false，这样只会执行一次，如果返回true，将在每次空闲时执行
return false;
}
});
在这个示例中，当消息队列处于空闲状态时，会执行 queueIdle 方法中的任务，并打印日志。IdleHandler 在消息队列空闲时执行，用于低优先级任务。
源码中的IdleHandler
//ActivityThread.java
//idle状态时，执行GC操作
void scheduleGcIdler() {
if (!mGcIdlerScheduled) {
mGcIdlerScheduled = true;
Looper.myQueue().addIdleHandler(mGcIdler);
}
mH.removeMessages(H.GC_WHEN_IDLE);
}
final GcIdler mGcIdler = new GcIdler();
final class GcIdler implements MessageQueue.IdleHandler {
@Override
public final boolean queueIdle() {
doGcIfNeeded();
purgePendingResources();
//这里返回的false，只执行一次
return false;
}
}
