不同角度看Handler——另類三問

  • 2020 年 11 月 20 日
  • 筆記

之前有一章節介紹了Handler的常見面試題，今天就來說說另類的，可能你沒關注的其他問題，一起看看吧。

系統為什麼提供Handler

  • 這點大家應該都知道一些，就是為了切換執行緒，主要就是為了解決在子執行緒無法訪問UI的問題。

那麼為什麼系統不允許在子執行緒中訪問UI呢？

  • 因為Android的UI控制項不是執行緒安全的，所以採用單執行緒模型來處理UI操作，通過Handler切換UI訪問的執行緒即可。

那麼為什麼不給UI控制項加鎖呢？

  • 因為加鎖會讓UI訪問的邏輯變得複雜，而且會降低UI訪問的效率，阻塞執行緒執行。

Handler是怎麼獲取到當前執行緒的Looper的

  • 大家應該都知道Looper是綁定到執行緒上的，他的作用域就是執行緒，而且不同執行緒具有不同的Looper，也就是要從不同的執行緒取出執行緒中的Looper對象，這裡用到的就是ThreadLocal。

假設我們不知道有這個類，如果要完成這樣一個需求，從不同的執行緒獲取執行緒中的Looper，是不是可以採用一個全局對象，比如hashmap，用來存儲執行緒和對應的Looper？所以需要一個管理Looper的類，但是，執行緒中並不止這一個要存儲和獲取的數據，還有可能有其他的需求，也是跟執行緒所綁定的。所以，我們的系統就設計出了ThreadLocal這種工具類。

ThreadLocal的工作流程是這樣的：我們從不同的執行緒可以訪問同一個ThreadLocal的get方法，然後ThreadLocal會從各自的執行緒中取出一個數組，然後再數組中通過ThreadLocal的索引找出對應的value值。具體邏輯呢，我們還是看看程式碼，分別是ThreadLocal的get方法和set方法：

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    } 
    
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }    
    
 	public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

首先看看set方法，獲取到當前執行緒，然後取出執行緒中的threadLocals變數，是一個ThreadLocalMap類，然後將當前的ThreadLocal作為key，要設置的值作為value存到這個map中。

get方法就同理了，還是獲取到當前執行緒，然後取出執行緒中的ThreadLocalMap實例，然後從中取到當前ThreadLocal對應的值。

其實可以看到，操作的對象都是執行緒中的ThreadLocalMap實例，也就是讀寫操作都只限制在執行緒內部，這也就是ThreadLocal故意設計的精妙之處了，他可以在不同的執行緒進行讀寫數據而且執行緒之間互不干擾。

畫個圖方便理解記憶：

ThreadLocal.PNG

當MessageQueue 沒有消息的時候，在幹什麼，會佔用CPU資源嗎。

  • MessageQueue 沒有消息時，便阻塞在 loop 的 queue.next() 方法這裡。具體就是會調用到nativePollOnce方法里，最終調用到epoll_wait()進行阻塞等待。

這時，主執行緒會進行休眠狀態，也就不會消耗CPU資源。當下個消息到達的時候，就會通過pipe管道寫入數據然後喚醒主執行緒進行工作。

這裡涉及到阻塞和喚醒的機制叫做 epoll 機制。

先說說文件描述符和I/O多路復用：

在Linux作業系統中，可以將一切都看作是文件,而文件描述符簡稱fd，當程式打開一個現有文件或者創建一個新文件時，內核向進程返回一個文件描述符，可以理解為一個索引值。

I/O多路復用是一種機制，讓單個進程可以監視多個文件描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或寫就緒），能夠通知程式進行相應的讀寫操作

所以I/O多路復用其實就是一種監聽讀寫的通知機制，而Linux提供的三種 IO 復用方式分別是：select、poll 和 epoll 。而這其中epoll是性能最好的多路I/O就緒通知方法。

所以，這裡用到的epoll其實就是一種I/O多路復用方式，用來監控多個文件描述符的I/O事件。通過epoll_wait方法等待I/O事件，如果當前沒有可用的事件則阻塞調用執行緒。

拜拜

今天就說這麼多了，感興趣的朋友也可以繼續深究下去，比如epoll為什麼是性能最好的I/O多路復用方法？Handler在App啟動流程中涉及到了哪些功能？等等。有機會再和大家聊聊~

有一起學習的小夥伴可以關注下❤️我的公眾號——碼上積木，每天剖析一個知識點，我們一起積累知識。

Tags:

VirMach 便宜 VPS