今天问一个老生常谈的问题,很期待大家的回答。
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要完全彻底理解这个问题,需要准备以下4方面的知识:Process/Thread,Android Binder IPC,Handler/Looper/MessageQueue消息机制,Linux pipe/epoll机制。
总结一下楼主主要有3个疑惑:
1.Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死?
2.没看见哪里有相关代码为这个死循环准备了一个新线程去运转?
3.Activity的生命周期这些方法这些都是在主线程里执行的吧,那这些生命周期方法是怎么实现在死循环体外能够执行起来的?
(1) Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死?
这里涉及线程,先说说说进程/线程,进程:每个app运行时前首先创建一个进程,该进程是由Zygote fork出来的,用于承载App上运行的各种Activity/Service等组件。进程对于上层应用来说是完全透明的,这也是google有意为之,让App程序都是运行在Android Runtime。大多数情况一个App就运行在一个进程中,除非在AndroidManifest.xml中配置Android:process属性,或通过native代码fork进程。
线程:线程对应用来说非常常见,比如每次new Thread().start都会创建一个新的线程。该线程与App所在进程之间资源共享,从Linux角度来说进程与线程除了是否共享资源外,并没有本质的区别,都是一个task_struct结构体,在CPU看来进程或线程无非就是一段可执行的代码,CPU采用CFS调度算法,保证每个task都尽可能公平的享有CPU时间片。
有了这么准备,再说说死循环问题:
对于线程既然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。
2) 没看见哪里有相关代码为这个死循环准备了一个新线程去运转?
事实上,会在进入死循环之前便创建了新binder线程,在代码ActivityThread.main()中:
thread.attach(false);便会创建一个Binder线程(具体是指ApplicationThread,Binder的服务端,用于接收系统服务AMS发送来的事件),该Binder线程通过Handler将Message发送给主线程,具体过程可查看 startService流程分析,这里不展开说,简单说Binder用于进程间通信,采用C/S架构。关于binder感兴趣的朋友,可查看我回答的另一个知乎问题:
为什么Android要采用Binder作为IPC机制? - Gityuan的回答另外,ActivityThread实际上并非线程,不像HandlerThread类,ActivityThread并没有真正继承Thread类,只是往往运行在主线程,该人以线程的感觉,其实承载ActivityThread的主线程就是由Zygote fork而创建的进程。
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,详情见Android消息机制1-Handler(Java层),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。
(3) Activity的生命周期是怎么实现在死循环体外能够执行起来的?
ActivityThread的内部类H继承于Handler,通过handler消息机制,简单说Handler机制用于同一个进程的线程间通信。
Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop,当收到不同Message时则采用相应措施:
在H.handleMessage(msg)方法中,根据接收到不同的msg,执行相应的生命周期。比如收到msg=H.LAUNCH_ACTIVITY,则调用ActivityThread.handleLaunchActivity()方法,最终会通过反射机制,创建Activity实例,然后再执行Activity.onCreate()等方法;
再比如收到msg=H.PAUSE_ACTIVITY,则调用ActivityThread.handlePauseActivity()方法,最终会执行Activity.onPause()等方法。 上述过程,我只挑核心逻辑讲,真正该过程远比这复杂。主线程的消息又是哪来的呢?当然是App进程中的其他线程通过Handler发送给主线程,请看接下来的内容:
最后,从进程与线程间通信的角度,通过一张图加深大家对App运行过程的理解:
App进程则是我们常说的应用程序,主线程主要负责Activity/Service等组件的生命周期以及UI相关操作都运行在这个线程; 另外,每个App进程中至少会有两个binder线程 ApplicationThread(简称AT)和ActivityManagerProxy(简称AMP),除了图中画的线程,其中还有很多线程,比如signal catcher线程等,这里就不一一列举。
Binder用于不同进程之间通信,由一个进程的Binder客户端向另一个进程的服务端发送事务,比如图中线程2向线程4发送事务;而handler用于同一个进程中不同线程的通信,比如图中线程4向主线程发送消息。
结合图说说Activity生命周期,比如暂停Activity,流程如下:赞!
//建立Binder通道 (创建新线程) thread.attach(false); 这里有创建新线程吗,好像没找到什么关键代码
sdk 28 thread.attch()代码: final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService(); try { mgr.at ...查看更多
sdk 28 thread.attch()代码: final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService(); try { mgr.attachApplication(mAppThread, startSeq); } catch (RemoteException ex) { throw ex.rethrowFromSystemServer(); } 上面代码完成了AMS与App进程通讯的绑定,在system_server就创建了App对应的Binder进程,具体参看上面问题3的图片和AMS源码
大神,源码这个庞然大物,有点无从下嘴啊,有什么引导性的意见吗
这里有你想要的一切 http://gityuan.com/android/
大神,我想问一下,是不是谁主动传递信息,谁就是binder的服务端?另外一个接受信息的就是binder的Client端?还有大神你这个名字有点皮啊,你是不是gityuan本尊啊? ...查看更多
大神,我想问一下,是不是谁主动传递信息,谁就是binder的服务端?另外一个接受信息的就是binder的Client端?还有大神你这个名字有点皮啊,你是不是gityuan本尊啊?
我不是gityuan,也不是大神,只是在一些android常见的问题进行深入的理解,力求知其然知其所以然,至于的你问题参考问题3中的“结合图说说Activity生命周期,比如暂停Activity”,你 ...查看更多
我不是gityuan,也不是大神,只是在一些android常见的问题进行深入的理解,力求知其然知其所以然,至于的你问题参考问题3中的“结合图说说Activity生命周期,比如暂停Activity”,你需要了解Activity生命周期和AMS之间的关系。这些内容Gityuan大神博客有写。至于我的名字因为。。。。鸡你太美吧。
大哥换个名字 这名字太恶心了
本周3/3,开心又坚持一周。
loop()开启死循环后,会命令MessageQueue通过 next()方法 取出之前储存的消息,如果有立刻被拿出来执行msg.target.dispatchMessage(msg);如果此时MessageQueue中已经没有消息了(大部分时候都没有),MessageQueue就会无限期的阻塞下去nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis),释放cpu资源,这时候并不会造成UI线程卡顿,直到有新的消息存入队列enqueueMessage(Message msg, long when),唤醒之前阻塞的线程 nativeWake(mPtr),继续执行next()方法
之前在学习Hanlder源码的时候,刚好涉及到 Looper.loop 方面的知识,这里进行一下回答
首先,在ActivityThread.main 方法中,可以找到Looper相关的初始化代码,在这段代码里面做了两件事, 1、初始化当前线程的Looper 2、开启循环``` public static void main(String[] args) { //省略掉部分不相关代码 //.......... //prepareMainLooper 方法在当前线程初始化了一个消息队列不允许退出Looper Looper.prepareMainLooper(); //.......... Looper.loop(); throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); } ```进入loop方法```public static void loop() { final Looper me = myLooper(); if (me == null) { throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); } //1、获取到消息队列 final MessageQueue queue = me.mQueue; //省略部分不相关的代码 //.................. //开启死循环 for (;;) { //2、拿到队列中的消息 Message msg = queue.next(); // might block if (msg == null) { // No message indicates that the message queue is quitting. return; } //省略部分不相关的代码 //.................. try { //3、执行队列中的消息 msg.target.dispatchMessage(msg); dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0; } finally { if (traceTag != 0) { Trace.traceEnd(traceTag); } } //省略部分不相关的代码 //.................. msg.recycleUnchecked(); }```loop()方法中,代码非常简单,去除掉一些无用的日志打印和不相关的代码,剩余的就非常简单了,分三步走 1、获取到looper中的 MessageQueue 2、开启一个死循环,从MessageQueue 中不断的取出消息 3、执行取出来的消息 msg.target.dispatchMessage(msg);(顺便说一下,Handler的handleMessage()方法就是在这一步执行的,有兴趣的可以自己看看,这里就不细说了) 在第二步里面,会发生阻塞,如果消息队列里面没有消息了,会无限制的阻塞下去,主线程休眠,释放CPU资源,直到有消息进入消息队列,唤醒线程。从这里就可以看出来,loop死循环本身大部分时间都处于休眠状态,并不会占用太多的资源,真正会造成线程阻塞的反而是在第三步里的 msg.target.dispatchMessage(msg)方法,因此如果在生命周期或者handler的Handler的handleMessage执行耗时操作的话,才会真正的阻塞UI线程; 到这里,已经从java层解释了Looper.loop为什么不会阻塞掉UI线程;最后,再看一下queue.next()方法,毕竟代码留个尾巴不看实在太憋屈了``` Message next() { // mPtr保存了NativeMessageQueue的指针,调用nativePollOnce进行等待 final long ptr = mPtr; if (ptr == 0) { return null; } int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration int nextPollTimeoutMillis = 0; for (;;) { if (nextPollTimeoutMillis != 0) { Binder.flushPendingCommands(); } //nativePollOnce 两个参数,nextPollTimeoutMillis 表示的是等待时间,-1的时候表示无限制等待 //在这里可以看出,如果消息队列里面没有消息,就会一直等待,直到队列里面加入新的消息,唤醒线程 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); //线程被唤醒后,开始从队列中取出消息 synchronized (this) { // Try to retrieve the next message. Return if found. final long now = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg = null; Message msg = mMessages; if (msg != null) { if (now < msg.when) { //如果下一条消息执行时间还未到,则计算出剩余需要阻塞的时间,给nativePollOnce方法,让他阻塞指定的时间后,继续执行 nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); } else { // 在这里,直接取出方法 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 { // 队列里面没有消息了,再次无限期阻塞 nextPollTimeoutMillis = -1; } //省略部分不相关的代码 //.................. // Process the quit message now that all pending messages have been handled. if (mQuitting) { dispose(); return null; } //省略部分不相关的代码 //.................. } }```从上面代码可以看出来,在调用next方法的时候,如果有当前消息可以被立刻执行,就会直接返回,如果消息需要延迟执行,则会接着阻塞一段时间,到消息可以被执行的时候再继续线程执行消息,如果队列里面没消息了,就会无限期的阻塞下去,直到新的消息进入队列唤醒线程;至于什么时候唤醒阻塞,就需要看看enqueueMessage(Message msg, long when) 方法了,在这个方法里面,会将新的消息放到消息队列里面,并且判断如果此时线程处于阻塞状态,就会调用nativeWake()方法唤醒线程,继续执行next()方法,取出队列中的消息最后总结一下:loop()开启死循环后,会命令MessageQueue通过 next()方法 取出之前储存的消息,如果有立刻被拿出来执行msg.target.dispatchMessage(msg);如果此时MessageQueue中已经没有消息了(大部分时候都没有),MessageQueue就会无限期的阻塞下去nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis),释放cpu资源,这时候并不会造成UI线程卡顿,直到有新的消息存入队列enqueueMessage(Message msg, long when),唤醒之前阻塞的线程 nativeWake(mPtr),继续执行next()方法;我只是从java层对问题进行了解答,时间仓促,可能有不完善的地方,对于有错误的地方,欢迎指正,共同学习进步
没有注意到不能用MarkDown,排版完全乱掉了,怎么重新编辑??
只能先复制到记事本,然后慢慢复制进输入框了,代码部分就点开那个 <_ 的图标来插入
暂时不能重新编辑呢,会尽快替换为markdown的编辑器。
ok,懂了,谢啦,这次就不编辑了,下次回答就知道了
第一次回答没注意,下次就知道了
从源码loop方法可以看到,说明方法中有判断结束loop循环
因为Looper.loop中for死循环是不断在MessageQueue中取得消息,发送给绑定的handler处理
如果没有消息就返回ActivityThread.main()方法中,一句话说就是有消息就处理,没有消息就返回等待
哈哈,自身太差了回答的都比大家晚,这是一道陷阱题, Looper.loop 会阻塞 UI 线程, Looper.loop 开启死循环后如果 MQ 中有消息就处理消息,没有消息就进入阻塞同时释放 CPU 资源,当 MQ 中有消息时,依靠 Liunx 的 pipe/epoll 机制唤醒主线程处理 MQ 中的消息。
主线程中的所有操作,都是通过Handler发送到主线程的消息队列中执行的,Looper.loop当没有消息的时候阻塞,是为了避免线程中代码运行完了就结束了