Android中為什么主線程不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)ooper.loop()里的死循環(huán)卡死褂始?

本文來(lái)自于知乎,原文連接如下:

Android中為什么主線程不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)ooper.loop()里的死循環(huán)卡死跪帝?



著作權(quán)歸作者所有今膊。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán),非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處伞剑。

要完全徹底理解這個(gè)問(wèn)題斑唬,需要準(zhǔn)備以下4方面的知識(shí):Process/Thread,Android Binder IPC,Handler/Looper/MessageQueue消息機(jī)制恕刘,Linux pipe/epoll機(jī)制缤谎。

總結(jié)一下樓主主要有3個(gè)疑惑:

1.Android中為什么主線程不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)ooper.loop()里的死循環(huán)卡死?

2.沒(méi)看見(jiàn)哪里有相關(guān)代碼為這個(gè)死循環(huán)準(zhǔn)備了一個(gè)新線程去運(yùn)轉(zhuǎn)雪营?

3.Activity的生命周期這些方法這些都是在主線程里執(zhí)行的吧弓千,那這些生命周期方法是怎么實(shí)現(xiàn)在死循環(huán)體外能夠執(zhí)行起來(lái)的?

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針對(duì)這些疑惑献起,

@hi大頭鬼hi

@Rocko@陳昱全大家回答都比較精煉洋访,接下來(lái)我再更進(jìn)一步詳細(xì)地一一解答樓主的疑惑:

(1) Android中為什么主線程不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)ooper.loop()里的死循環(huán)卡死?

這里涉及線程谴餐,先說(shuō)說(shuō)說(shuō)進(jìn)程/線程姻政,進(jìn)程:每個(gè)app運(yùn)行時(shí)前首先創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程,該進(jìn)程是由Zygote fork出來(lái)的岂嗓,用于承載App上運(yùn)行的各種Activity/Service等組件汁展。進(jìn)程對(duì)于上層應(yīng)用來(lái)說(shuō)是完全透明的,這也是google有意為之厌殉,讓App程序都是運(yùn)行在Android Runtime食绿。大多數(shù)情況一個(gè)App就運(yùn)行在一個(gè)進(jìn)程中,除非在AndroidManifest.xml中配置Android:process屬性公罕,或通過(guò)native代碼fork進(jìn)程器紧。

線程:線程對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常常見(jiàn),比如每次new Thread().start都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線程楼眷。該線程與App所在進(jìn)程之間資源共享铲汪,從Linux角度來(lái)說(shuō)進(jìn)程與線程除了是否共享資源外,并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別罐柳,都是一個(gè)task_struct結(jié)構(gòu)體掌腰,在CPU看來(lái)進(jìn)程或線程無(wú)非就是一段可執(zhí)行的代碼,CPU采用CFS調(diào)度算法张吉,保證每個(gè)task都盡可能公平的享有CPU時(shí)間片齿梁。

有了這么準(zhǔn)備,再說(shuō)說(shuō)死循環(huán)問(wèn)題:

對(duì)于線程既然是一段可執(zhí)行的代碼肮蛹,當(dāng)可執(zhí)行代碼執(zhí)行完成后勺择,線程生命周期便該終止了,線程退出蔗崎。而對(duì)于主線程酵幕,我們是絕不希望會(huì)被運(yùn)行一段時(shí)間扰藕,自己就退出缓苛,那么如何保證能一直存活呢?簡(jiǎn)單做法就是可執(zhí)行代碼是能一直執(zhí)行下去的,死循環(huán)便能保證不會(huì)被退出未桥,例如笔刹,binder線程也是采用死循環(huán)的方法,通過(guò)循環(huán)方式不同與Binder驅(qū)動(dòng)進(jìn)行讀寫操作冬耿,當(dāng)然并非簡(jiǎn)單地死循環(huán)舌菜,無(wú)消息時(shí)會(huì)休眠。但這里可能又引發(fā)了另一個(gè)問(wèn)題亦镶,既然是死循環(huán)又如何去處理其他事務(wù)呢日月?通過(guò)創(chuàng)建新線程的方式。

真正會(huì)卡死主線程的操作是在回調(diào)方法onCreate/onStart/onResume等操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)缤骨,會(huì)導(dǎo)致掉幀爱咬,甚至發(fā)生ANR,looper.loop本身不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用卡死绊起。

(2) 沒(méi)看見(jiàn)哪里有相關(guān)代碼為這個(gè)死循環(huán)準(zhǔn)備了一個(gè)新線程去運(yùn)轉(zhuǎn)精拟?

事實(shí)上,會(huì)在進(jìn)入死循環(huán)之前便創(chuàng)建了新binder線程虱歪,在代碼ActivityThread.main()中:

publicstaticvoidmain(String[]args){....//創(chuàng)建Looper和MessageQueue對(duì)象蜂绎,用于處理主線程的消息Looper.prepareMainLooper();//創(chuàng)建ActivityThread對(duì)象ActivityThreadthread=newActivityThread();//建立Binder通道 (創(chuàng)建新線程)thread.attach(false);Looper.loop();//消息循環(huán)運(yùn)行thrownewRuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");}

thread.attach(false);便會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Binder線程(具體是指ApplicationThread笋鄙,Binder的服務(wù)端师枣,用于接收系統(tǒng)服務(wù)AMS發(fā)送來(lái)的事件),該Binder線程通過(guò)Handler將Message發(fā)送給主線程局装,具體過(guò)程可查看startService流程分析坛吁,這里不展開(kāi)說(shuō),簡(jiǎn)單說(shuō)Binder用于進(jìn)程間通信铐尚,采用C/S架構(gòu)拨脉。關(guān)于binder感興趣的朋友,可查看我回答的另一個(gè)知乎問(wèn)題:

為什么Android要采用Binder作為IPC機(jī)制宣增? - Gityuan的回答

另外玫膀,ActivityThread實(shí)際上并非線程,不像HandlerThread類爹脾,ActivityThread并沒(méi)有真正繼承Thread類帖旨,只是往往運(yùn)行在主線程,該人以線程的感覺(jué)灵妨,其實(shí)承載ActivityThread的主線程就是由Zygote fork而創(chuàng)建的進(jìn)程解阅。

主線程的死循環(huán)一直運(yùn)行是不是特別消耗CPU資源呢?其實(shí)不然泌霍,這里就涉及到Linux pipe/epoll機(jī)制货抄,簡(jiǎn)單說(shuō)就是在主線程的MessageQueue沒(méi)有消息時(shí),便阻塞在loop的queue.next()中的nativePollOnce()方法里,詳情見(jiàn)Android消息機(jī)制1-Handler(Java層)蟹地,此時(shí)主線程會(huì)釋放CPU資源進(jìn)入休眠狀態(tài)积暖,直到下個(gè)消息到達(dá)或者有事務(wù)發(fā)生,通過(guò)往pipe管道寫端寫入數(shù)據(jù)來(lái)喚醒主線程工作怪与。這里采用的epoll機(jī)制夺刑,是一種IO多路復(fù)用機(jī)制,可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)描述符分别,當(dāng)某個(gè)描述符就緒(讀或?qū)懢途w)遍愿,則立刻通知相應(yīng)程序進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳎举|(zhì)同步I/O耘斩,即讀寫是阻塞的错览。所以說(shuō),主線程大多數(shù)時(shí)候都是處于休眠狀態(tài),并不會(huì)消耗大量CPU資源。

(3) Activity的生命周期是怎么實(shí)現(xiàn)在死循環(huán)體外能夠執(zhí)行起來(lái)的楣号?

ActivityThread的內(nèi)部類H繼承于Handler,通過(guò)handler消息機(jī)制羞海,簡(jiǎn)單說(shuō)Handler機(jī)制用于同一個(gè)進(jìn)程的線程間通信。

Activity的生命周期都是依靠主線程的Looper.loop曲管,當(dāng)收到不同Message時(shí)則采用相應(yīng)措施:

在H.handleMessage(msg)方法中却邓,根據(jù)接收到不同的msg,執(zhí)行相應(yīng)的生命周期院水。

比如收到msg=H.LAUNCH_ACTIVITY腊徙,則調(diào)用ActivityThread.handleLaunchActivity()方法,最終會(huì)通過(guò)反射機(jī)制檬某,創(chuàng)建Activity實(shí)例撬腾,然后再執(zhí)行Activity.onCreate()等方法;

再比如收到msg=H.PAUSE_ACTIVITY恢恼,則調(diào)用ActivityThread.handlePauseActivity()方法民傻,最終會(huì)執(zhí)行Activity.onPause()等方法。 上述過(guò)程场斑,我只挑核心邏輯講漓踢,真正該過(guò)程遠(yuǎn)比這復(fù)雜。

主線程的消息又是哪來(lái)的呢漏隐?當(dāng)然是App進(jìn)程中的其他線程通過(guò)Handler發(fā)送給主線程喧半,請(qǐng)看接下來(lái)的內(nèi)容:

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最后,從進(jìn)程與線程間通信的角度青责,通過(guò)一張圖加深大家對(duì)App運(yùn)行過(guò)程的理解:

<img src="https://pic3.zhimg.com/7fb8728164975ac86a2b0b886de2b872_b.jpg" data-rawwidth="890" data-rawheight="535" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="890" data-original="https://pic3.zhimg.com/7fb8728164975ac86a2b0b886de2b872_r.jpg">

system_server進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)程挺据,java framework框架的核心載體半沽,里面運(yùn)行了大量的系統(tǒng)服務(wù),比如這里提供ApplicationThreadProxy(簡(jiǎn)稱ATP)吴菠,ActivityManagerService(簡(jiǎn)稱AMS),這個(gè)兩個(gè)服務(wù)都運(yùn)行在system_server進(jìn)程的不同線程中浩村,由于ATP和AMS都是基于IBinder接口做葵,都是binder線程,binder線程的創(chuàng)建與銷毀都是由binder驅(qū)動(dòng)來(lái)決定的心墅。

App進(jìn)程則是我們常說(shuō)的應(yīng)用程序酿矢,主線程主要負(fù)責(zé)Activity/Service等組件的生命周期以及UI相關(guān)操作都運(yùn)行在這個(gè)線程; 另外怎燥,每個(gè)App進(jìn)程中至少會(huì)有兩個(gè)binder線程 ApplicationThread(簡(jiǎn)稱AT)和ActivityManagerProxy(簡(jiǎn)稱AMP)瘫筐,除了圖中畫的線程,其中還有很多線程铐姚,比如signal catcher線程等策肝,這里就不一一列舉。

Binder用于不同進(jìn)程之間通信隐绵,由一個(gè)進(jìn)程的Binder客戶端向另一個(gè)進(jìn)程的服務(wù)端發(fā)送事務(wù)之众,比如圖中線程2向線程4發(fā)送事務(wù);而handler用于同一個(gè)進(jìn)程中不同線程的通信依许,比如圖中線程4向主線程發(fā)送消息棺禾。

結(jié)合圖說(shuō)說(shuō)Activity生命周期,比如暫停Activity峭跳,流程如下:

線程1的AMS中調(diào)用線程2的ATP膘婶;(由于同一個(gè)進(jìn)程的線程間資源共享,可以相互直接調(diào)用蛀醉,但需要注意多線程并發(fā)問(wèn)題)

線程2通過(guò)binder傳輸?shù)紸pp進(jìn)程的線程4悬襟;

線程4通過(guò)handler消息機(jī)制,將暫停Activity的消息發(fā)送給主線程拯刁;

主線程在looper.loop()中循環(huán)遍歷消息古胆,當(dāng)收到暫停Activity的消息時(shí),便將消息分發(fā)給ActivityThread.H.handleMessage()方法筛璧,再經(jīng)過(guò)方法的調(diào)用逸绎,最后便會(huì)調(diào)用到Activity.onPause(),當(dāng)onPause()處理完后夭谤,繼續(xù)循環(huán)loop下去棺牧。

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