短讯！字节面试6连问：讲讲 ThreadLocal 与 Handler

作者：冬日毛毛雨 https://juejin.cn/post/7160681836291555365

(资料图片仅供参考)

一问：讲讲 ThreadLocal 和 Handler 的关系

竟然提到了 Handler 机制就不得不提到这几大将了：Handler，Looper，MessageQueue，Message。延伸重点 ThreadLocal ！！

当 UI 的主线程在初始化第一个 Handler 时，就会通过 ThreadLocal 创建一个 Looper，该 Looper 与 UI 主线程一一对应。而使用 ThreadLocal 的目的是保证每一个线程只创建唯一一个 Looper。Looper 初始化的时候会创建一个消息队列 MessageQueue。至此，主线程、消息循环、消息队列之间的关系是 1:1:1。

Handler、Looper、MessageQueue 的初始化流程如下图所示:

Hander 持有对 UI主线程消息队列 MessageQueue 和消息循环 Looper 的引用 子线程可以通过 Handler 将消息发送到UI线程的消息队列 MessageQueue 中。

二问：主线程为啥不用初始化 Looper 呢？

因为 Looper 早在 ActivityThread 初始化的时候就声明好了，可以直接拿来用。通过分析源码我们知道 MessageQueue 在 Looper 中，Looper 初始化后作为对象丢给了 Handler，并且又存在了 ThreadLocal 里面，ThreadLocal 和 Looper 作为 k,v 存在了ThreadLocalMap，ThreadLocalMap 属于当前 Thread，也就是说 Looper 作为桥梁连接了 Handler 与 Looper 所在的线程。

可以理解为 Looper 关联了 Handler 和当前线程

三问：Handler 机制有了解过没？跟我说说？

在理解 Handler 机制前，我们需要先搞懂 ThreadLocal。

ThreadLocal 叫做线程变量，意思是 ThreadLocal 中填充的变量属于当前线程，该变量对其他线程而言是隔离的，也就是说该变量是当前线程独有的变量。ThreadLocal 为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。

想搞懂原理那就得先从源码入手开始分析。我们先从 set 方法看起：

从上面的代码不难看出，ThreadLocal#set 赋值的时候首先会获取当前线程 thread，并获取 thread 线程中的 ThreadLocalMap 属性。如果 map 中属性不为空，则直接更新 value 值，如果 map 中找不到此 ThreadLocal 对象，则在 threadLocalMap 创建一个,并将 value 值初始化。显然 ThreadLocal 对象存的值是根据线程走的！

那么 ThreadLocalMap 又是什么呢，还有 createMap 又是怎么做的:

每个 Thread 有一个属性，类型是 ThreadLocalMap，从代码不难看出 ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的内部静态类。它是与线程所绑定联系在一起的，可以看成一个线程只有一个 ThreadLocalMap 。

ThreadLocalMap 的构成主要是用 Entry 来保存数据 ，而且还是继承的弱引用。在 Entry 内部使用 ThreadLocal 对象作为 key，使用我们设置的对象作为 value。

get 比较简单，就是获取当前线程的 ThreadLocalMap 属性值，在获取 Map 中对应 ThreadLocal 对象的 value 并返回。

对 ThreadLocal 做一个总结：每个线程 Thread 自身有一个属性 ThreadLocalMap，这是一个键值对，它的 key 是 ThreadLocal 对象，value 是我们想要保存处理的数据值。getMap 是找到对应线程的 ThreadLocalMap 属性值，然后通过判断可以初始化或者更新数值。

ThreadLocal 分析完了我们接着来看 Handler 。

因为主线程在 ActivityThread 的 main 方法中已经创建了 Looper，所以主线程使用 Handler 时可以直接 new；子线程使用 Handler 时需要调用 Looper 的 prepare 和 loop 方法才能进行使用，否则会抛出异常。所以我们从 Looper 的 prepare 来分析。

Looper 提供了 Looper.prepare() 方法来创建 Looper ，并且会借助 ThreadLocal 来实现与当前线程的绑定功能。Looper.loop() 则会开始不断尝试从 MessageQueue 中获取 Message , 并分发给对应的 Handler，也就是说 Handler 跟线程的关联是靠 Looper 来实现的。

Looper.loop() 负责对消息的分发，也是和prepare配套使用的方法，两者缺一不可。

msg.target 是个啥呢，我们追到 Message 里面不难发现其实它就是我们发送消息的 Handler，这写法是不是很聪明，当从 MessageQueen 中捞出 Message 后，我们就能直接调用Handler 的 dispatchMessage，然后就会走到我们的 Handler 的 handleMessage 了。直接上源码：

Handler 提供了一些列的方法让我们来发送消息，如 send() 系列 post() 系列 。不过不管我们调用什么方法，最终都会走到 MessageQueue的enqueueMessage(Message,long) 方法。也就是将 Message 插入到我们的 MessageQueue 中。

dispatchMessage() 方法针对 Runnable 的方法做了特殊处理，如果 msg.callback !=null则会直接执行 Runnable#run()

MessageQueue是个单链表。MessageQueue里消息按时间排序。MessageQueue的next()是个堵塞方法

总结分析：Looper.loop() 是个死循环，会不断调用 MessageQueue.next() 获取 Message ，并调用 msg.target.dispatchMessage(msg) 回到了 Handler 来分发消息，以此来完成消息的回调。

四问：Handler 什么会出现内存泄漏问题呢？

Handler 使用是用来进行线程间通信的，所以新开启的线程是会持有 Handler 引用的，如果在Activity 等中创建 Handler，并且是非静态内部类的形式，就有可能造成内存泄漏。

非静态内部类是会隐式持有外部类的引用，所以当其他线程持有了该 Handler，线程没有被销毁，则意味着 Activity 会一直被 Handler 持有引用而无法导致回收。

MessageQueue 中如果存在未处理完的 Message，Message 的 target 也是对 Activity 等的持有引用，也会造成内存泄漏。

解决办法: 使用静态内部类 + 弱引用的方式：静态内部类不会持有外部类的的引用，当需要引用外部类相关操作时，可以通过弱引用还获取到外部类相关操作，弱引用是不会造成对象该回收回收不掉的问题，不清楚的可以查阅JAVA的几种引用方式的详细说明。

在外部类对象被销毁时，将 MessageQueue 中的消息清空。

五问：Looper 死循环为什么不会导致应用卡死？

对于线程即是一段可执行的代码，当可执行代码执行完成后，线程生命周期便该终止了，线程退出。而对于主线程，我们是绝不希望会被运行一段时间，自己就退出，那么如何保证能一直存活呢？简单做法就是可执行代码是能一直执行下去的，死循环便能保证不会被退出，例如，binder线程也是采用死循环的方法，通过循环方式不同与 Binder 驱动进行读写操作，当然并非简单地死循环，无消息时会休眠。

但这里可能又引发了另一个问题，既然是死循环又如何去处理其他事务呢？通过创建新线程的方式。真正会卡死主线程的操作是在回调方法 onCreate/onStart/onResume 等操作时间过长，会导致掉帧，甚至发生ANR，looper.loop 本身不会导致应用卡死。

六问：主线程的死循环一直运行是不是特别消耗CPU资源呢？

其实不然，这里就涉及到Linux pipe/epoll 机制，简单说就是在主线程的 MessageQueue 没有消息时，便阻塞在 Loop 的 queue.next() 中的 nativePollOnce() 方法里，此时主线程会释放CPU资源进入休眠状态，直到下个消息到达或者有事务发生，通过往 pipe 管道写端写入数据来唤醒主线程工作。

这里采用的epoll机制，是一种IO多路复用机制，可以同时监控多个描述符，当某个描述符就绪（读或写就绪），则立刻通知相应程序进行读或写操作，本质同步I/O，即读写是阻塞的。所以说，主线程大多数时候都是处于休眠状态，并不会消耗大量CPU资源。

好了，这轮面试中问道的Handler 就问了这么多了，大家可以好好的吸收一下~

关键词： 静态内部类 内存泄漏 也就是说