【拒绝一问就懵】之从Thread讲到Handle
背景介绍
我们在Android开发过程中,几乎都离不开线程。但是你对线程的了解有多少呢?它完美运行的背后,究竟隐藏了多少不为人知的秘密呢?线程间互通暗语,传递信息究竟是如何做到的呢?Looper、Handler、MessageQueue究竟在这背后进行了怎样的运作。本期,让我们一起从Thread开始,逐步探寻这个完美的线程链背后的秘密。
注意,大部分分析在代码中,所以请仔细关注代码哦!
从Tread的创建流程开始
在这一个环节,我们将一起一步步的分析Thread的创建流程。
话不多说,直接代码里看。
线程创建的起始点init()
// 创建Thread的公有构造函数,都调用的都是这个私有的init()方法。我们看看到底干什么了。
/**** @param 线程组* @param 就是我们平时接触最多的Runnable同学* @param 指定线程的名称* @param 指定线程堆栈的大小*/
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize) {// 获取当前正在运行的线程// 当前正在运行的线程就是该我们要创建的线程的父线程// 我们要创建的线程会从父线程那继承一些参数过来// 注意哦,此时仍然是在原来的线程,新线程此时还没有创建的哦!Thread parent = currentThread(); if (g == null) {g = parent.getThreadGroup(); //如果没有指定ThreadGroup,将获取父线程的TreadGroup}g.addUnstarted(); //将ThreadGroup中的就绪线程计数器增加一。注意,此时线程还并没有被真正加入到ThreadGroup中。this.group = g; //将Thread实例的group赋值。从这里开始线程就拥有ThreadGroup了。this.target = target; //给Thread实例设置Runnable。以后start()的时候执行的就是它了。this.priority = parent.getPriority(); //设置线程的优先权重为父线程的权重this.daemon = parent.isDaemon(); //根据父线程是否是守护线程来确定Thread实例是否是守护线程。setName(name); //设置线程的名称 init2(parent); //纳尼?又一个初始化,参数还是父线程。不急,稍后在看。/* Stash the specified stack size in case the VM cares */this.stackSize = stackSize; //设置线程的堆栈大小tid = nextThreadID(); //线程的id。这是个静态变量,调用这个方法会自增,然后作为线程的id。}
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在Thread的init()方法中,比较重要的是会通过一个currentThread()
这样的native函数通过底层从虚拟机中获取到当前运行的线程。
所以在Thread初始化的时候,仍然是在创建它的线程中。不难猜测出,其实Java层的Thread只是对底层的封装而已。
第二个init2()
private void init2(Thread parent) {this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader(); //设置ClassLoader成员变量this.inheritedAccessControlContext = AccessController.getContext(); //设置访问权限控制环境if (parent.inheritableThreadLocals != null) {this.inheritableThreadLocals = ThreadLocal.createInheritedMap( //创建Thread实例的ThreadLoacaleMap。需要用到父线程的ThreadLocaleMap,目的是为了将父线程中的变量副本拷贝一份到当前线程中。//ThreadLocaleMap是一个Entry型的数组,Thread实例会将变量副本保存在这里面。parent.inheritableThreadLocals); }}
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至此,我们的Thread就初始化完成了,Thread的几个重要成员变量都赋值了。
启动线程,开车啦!
通常,我们这样了启动一条线程。
Thread threadDemo = new Thread(() -> {});
threadDemo.start();
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那么start()背后究竟隐藏着什么样不可告人的秘密呢?是人性的扭曲?还是道德的沦丧?让我们一起点进start()。探寻start()背后的秘密。
//如我们所见,这个方法是加了锁的。原因是避免开发者在其它线程调用同一个Thread实例的这个方法,从而尽量避免抛出异常。
//这个方法之所以能够执行我们传入的Runnable里的run()方法,是应为JVM调用了Thread实例的run()方法。
public synchronized void start() {//检查线程状态是否为0,为0表示是一个新状态,即还没被start()过。不为0就抛出异常。//就是说,我们一个Thread实例,我们只能调用一次start()方法。if (threadStatus != 0)throw new IllegalThreadStateException();//从这里开始才真正的线程加入到ThreadGroup组里。再重复一次,前面只是把nUnstartedThreads这个计数器进行了增量,并没有添加线程。//同时,当线程启动了之后,nUnstartedThreads计数器会-1。因为就绪状态的线程少了一条啊!group.add(this);started = false;try {//又是个Native方法。这里交由JVM处理,会调用Thread实例的run()方法。nativeCreate(this, stackSize, daemon); started = true;} finally {try {if (!started) {group.threadStartFailed(this); //如果没有被启动成功,Thread将会被移除ThreadGroup,同时,nUnstartedThreads计数器又增量1了。}} catch (Throwable ignore) {}}}
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好把,最精华的函数是nativeCreate(this, stackSize, daemon)
,会去调用底层的JNI函数Thread_nativeCreate()
,进一步的会调用底层的Thread类的Thread::CreateNativeThread()
函数。
Thread::CreateNativeThread()
函数在/art/runtime/thread.cc
文件中(注:CoorChice用的是6.0.0-r1的源码)。它会在去创建一个c/c++层的Thread对象,并且会关联Java层的Thread对象(其实就是保存一个Java层Thread对象的引用而已)。接着,会通过c/c++层的pthread_create()
函数去创建并启动一个新线程。这条代码必须要看看了:
pthread_create_result = pthread_create(&new_pthread, &attr, Thread::CreateCallback, child_thread);
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这里我们需要注意第三个参数位置的Thread::CreateCallback
,它会返回一个Java层Thread类的run()方法指针,在Linux层的pthread线程创建成功后,将会调用这个run()方法。这就是为什么我们调用start()方法后,run()方法会被调用的原因。
从上面的分析我们可以知道,其实Java的线程Thread还是用的Linux那一套 pthread
的东西,并且一条线程真正创建并运行在虚拟机中时,是在调用start()方法之后。所以,如果你创建了一条线程,但是从没调用过它的start()方法,就不会有条新线程生成,此时的Thread对象和主线程里的一个普通对象没什么区别。如果你企图调用 run()
方法去试图启动你的线程,那真是大错特错了!这样不过相当于在主线程中调用了一个Java方法而已。
所以,Java中的线程在Android中实际上走的还是Linux的pthread那一套。
//没错,就是这么简单!仅仅调用了Runnable类型的成员变量target的run()方法。至此,我们需要执行的代码就执行起来了。
//至于这个@Overrid的存在,完全是因为Thread本身也是一个Runnable!就是说,我们的Thread也可以作为一个Runnable来使用。
@Override
public void run() {if (target != null) {target.run();}}
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看,如果不调用start()方法,你可以把Thread当作一个Handler去使用!!
public void test_1() {Thread thread1 = new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}, "Thread_1");Thread thread2 = new Thread(thread1, "Thread_2");thread2.start();}---
输出:
Thread_2
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几个常见的线程手段(操作)
Thread.sleep()那不可告人的秘密
我们平时使用Thread.sleep()的频率也比较高,所以我们在一起研究研究Thread.sleep()被调用的时候发生了什么。
在开始之前,先介绍一个概念——纳秒。1纳秒=十亿分之一秒。可见用它计时将会非常的精准。但是由于设备限制,这个值有时候并不是那么准确,但还是比毫秒的控制粒度小很多。
//平时我们调用的Thread.sleep(long)最后调用到这个方法来,后一个陌生一点的参数就是纳秒。
//你可以在纳秒级控制线程。
public static void sleep(long millis, int nanos)throws InterruptedException {//下面三个检测毫秒和纳秒的设置是否合法。if (millis < 0) {throw new IllegalArgumentException("millis < 0: " + millis);}if (nanos < 0) {throw new IllegalArgumentException("nanos < 0: " + nanos);}if (nanos > 999999) {throw new IllegalArgumentException("nanos > 999999: " + nanos);}if (millis == 0 && nanos == 0) {if (Thread.interrupted()) { //当睡眠时间为0时,检测线程是否中断,并清除线程的中断状态标记。这是个Native的方法。throw new InterruptedException(); //如果线程被设置了中断状态为true了(调用Thread.interrupt())。那么他将抛出异常。如果在catch住这个异常之后return线程,那么线程就停止了。 //需要注意,在调用了Thread.sleep()之后,再调用isInterrupted()得到的结果永远是False。别忘了Thread.interrupted()在检测的同时还会清除标记位置哦!}return;}long start = System.nanoTime(); //类似System.currentTimeMillis()。但是获取的是纳秒,可能不准。long duration = (millis * NANOS_PER_MILLI) + nanos; Object lock = currentThread().lock; //获得当前线程的锁。synchronized (lock) { //对当前线程的锁对象进行同步操作while (true) {sleep(lock, millis, nanos); //这里又是一个Native的方法,并且也会抛出InterruptedException异常。//据我估计,调用这个函数睡眠的时长是不确定的。long now = System.nanoTime();long elapsed = now - start; //计算线程睡了多久了if (elapsed >= duration) { //如果当前睡眠时长,已经满足我们的需求,就退出循环,睡眠结束。break;}duration -= elapsed; //减去已经睡眠的时间,重新计算需要睡眠的时长。start = now;millis = duration / NANOS_PER_MILLI; //重新计算毫秒部分nanos = (int) (duration % NANOS_PER_MILLI); //重新计算微秒部分}}}
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通过上面的分析可以知道,使线程休眠的核心方法就是一个Native函数sleep(lock, millis, nanos)。这个sleep()
对应底层的一个JNI函数,这个JNI函数最终会调用到c/c++中对应的Thread的条件变量的 TimedWait()
函数。这个条件变量是应该是Android中自己定义的条件变量,当然,这里的TimedWait()
函数自然也是Android自己实现的。在这个函数里,Android直接使用了Linux的futex()
函数。这个futex()
函数会调用syscall()
函数,通过一种名为【快速用户区互斥锁】的锁去执行锁定的。futex()
的效率比phtread_cond_wait()
要高很多。
Android为了确保休眠的准确性,在这里还使用了一个while()
循环,在每次线程从底层被唤醒后,检查一下是否休眠够了足够的时长。如果不够就让它继续休眠。
同时,需要注意一点,如果线程的interruted状态在调用sleep()方法时被设置为true,那么在开始休眠循环前会抛出InterruptedException异常。
Thread.yield()究竟隐藏了什么?
这个方法是Native的。调用这个方法可以提示cpu,当前线程将放弃目前cpu的使用权,和其它线程重新一起争夺新的cpu使用权限。当前线程可能再次获得执行,也可能没获得。就酱。
无处不在的wait()究竟是什么?
大家一定经常见到,不论是哪一个对象的实例,都会在最下面出现几个名为wait()的方法。等待?它们究竟是怎样的一种存在,让我们一起点击去看看。
哎哟我去,都是Native函数啊。
那就看看文档它到底是什么吧。
根据文档的描述,wait()配合notify()和notifyAll()能够实现线程间通讯,即同步。在线程中调用wait()必须在同步代码块中调用,否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。因为wait()函数需要释放相应对象的锁。当线程执行到wait()时,对象会把当前线程放入自己的线程池中,并且释放锁,然后阻塞在这个地方。直到该对象调用了notify()或者notifyAll()后,该线程才能重新获得,或者有可能获得对象的锁,然后继续执行后面的语句。
呃。。。好吧,在说明一下notify()和notifyAll()的区别。
- notify()
调用notify()后,对象会从自己的线程池中(也就是对该对象调用了wait()函数的线程)随机挑选一条线程去唤醒它。也就是一次只能唤醒一条线程。如果在多线程情况下,只调用一次notify(),那么只有一条线程能被唤醒,其它线程会一直在 - notifyAll()
调用notifyAll()后,对象会唤醒自己的线程池中的所有线程,然后这些线程就会一起抢夺对象的锁。
扒一扒Looper、Handler、MessageQueue之间的爱恨情仇
我们可能过去都写过形如这样的代码:
new Thread(()->{...Looper.prepare();Handler handler = new Handler(){@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);}};Looper.loop();}).start()
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很多同学知道,在线程中使用Handler时(除了Android主线程)必须把它放在Looper.prepare()和Looper.loop()之间。否则会抛出RuntimeException异常。但是为什么要这么做呢?下面我们一起来扒一扒这其中的内幕。
从Looper.prepare()开始
当Looper.prepare()被调用时,发生了什么?
public static void prepare() {prepare(true); //最终其实执行的是私有方法prepare(boolean quitAllowed)中的逻辑}private static void prepare(boolean quitAllowed) {if (sThreadLocal.get() != null) { //先尝试获取是否已经存在一个Looper在当前线程中,如果有就抛个异常。//这就是为什么我们不能在一个Thread中调用两次Looper.prepare()的原因。throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");}sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed)); //首次调用的话,就创建一个新的Looper。}//Looper的私有构造函数private Looper(boolean quitAllowed) {mQueue = new MessageQueue(quitAllowed); //创建新的MessageQueue,稍后在来扒它。mThread = Thread.currentThread(); //把当前的线程赋值给mThread。}
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经过上面的分析,我们已经知道Looper.prepare()调用之后发生了什么。
但是问题来了!sThreadLocal是个静态的ThreadLocal<Looper> 实例(在Android中ThreadLocal的范型固定为Looper)。那么,Looper.prepare()既然是个静态方法,Looper是如何确定现在应该和哪一个线程建立绑定关系的呢?我们接着往里扒。
来看看ThreadLocal的get()、set()方法。
public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread(); //同样先获取到当前的线程ThreadLocalMap map = getMap(t); //获取线程的ThreadLocalMapif (map != null)map.set(this, value); //储存键值对elsecreateMap(t, value);} public T get() {Thread t = Thread.currentThread(); //重点啊!获取到了当前运行的线程。ThreadLocalMap map = getMap(t); //取出当前线程的ThreadLocalMap。这个东西是个重点,前面已经提到过。忘了的同学在前面再看看。if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); //可以看出,每条线程的ThreadLocalMap中都有一个<ThreadLocal,Looper>键值对。绑定关系就是通过这个键值对建立的。if (e != null)return (T)e.value;}return setInitialValue();}
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ThreadLocal是Looper类中的静态常量,所以它对所有线程来说都是可见的。从上面代码也可以看出,调用ThreadLocal的set/get方法,实际操作的是Thread的ThreadLocalMap,也就是说每个Thread的ThreadLocalMap是Thread私有的。这样的设计,使得即使在并发的情况下,每个线程都invoke ThreadLocal的get/set方法,但是由于每个线程实际操作的都是自己的ThreadLocalMap,互不影响,所以是线程安全的。关于线程的内存你可以在CoorChice的这两篇文章中找到点线索:《【拒绝一问就懵】之有必要单独讲讲线程:https://juejin.im/post/5cdc164af265da0353790245》,《【拒绝一问就懵】之你多少要懂点内存回收机制:https://juejin.im/post/5cdc0faf51882568666dfe2f》。
思考一下:即然TheadLocalMap是每个线程自己持有的,为什么每次使用的是时候不直接取得Thread之后,然后再取得它的ThreadLocalMap来操作,而是要通过ThreadLocal去间接的操作呢?
这样设计主要还是为了将逻辑分离出去,因为实现方案可能会改变。如果以后修改了ThreadLocalMap的管理逻辑,只要接口功能没变,Looper和Thread就不会受到影响。而这套逻辑也可以直接拿来给其它方案使用。便于修改,便于复用。
创建Handler
Handler可以用来实现线程间的通行。在Android中我们在子线程作完数据处理工作时,就常常需要通过Handler来通知主线程更新UI。平时我们都使用new Handler()
来在一个线程中创建Handler实例,但是它是如何知道自己应该处理那个线程的任务呢。下面就一起扒一扒Handler。
public Handler() {this(null, false);
}public Handler(Callback callback, boolean async) { //可以看到,最终调用了这个方法。if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {final Class<? extends Handler> klass = getClass();if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +klass.getCanonicalName());}}mLooper = Looper.myLooper(); //重点啊!在这里Handler和当前Thread的Looper绑定了。Looper.myLooper()就是从ThreadLocale中取出当前线程的Looper。if (mLooper == null) {//如果子线程中new Handler()之前没有调用Looper.prepare(),那么当前线程的Looper就还没创建。就会抛出这个异常。throw new RuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");}mQueue = mLooper.mQueue; //赋值Looper的MessageQueue给Handler。mCallback = callback;mAsynchronous = async;}复制代码
Looper.loop()
我们都知道,在Handler创建之后,还需要调用一下Looper.loop(),不然发送消息到Handler没有用!接下来,扒一扒Looper究竟有什么样的魔力,能够把消息准确的送到Handler中处理。
public static void loop() {final Looper me = myLooper(); //这个方法前面已经提到过了,就是获取到当前线程中的Looper对象。if (me == null) { //没有Looper.prepare()是要报错的!throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");}final MessageQueue queue = me.mQueue; //获取到Looper的MessageQueue成员变量,这是在Looper创建的时候new的。//这是个Native方法,作用就是检测一下当前线程是否属于当前进程。并且会持续跟踪其真实的身份。//在IPC机制中,这个方法用来清除IPCThreadState的pid和uid信息。并且返回一个身份,便于使用restoreCallingIdentity()来恢复。Binder.clearCallingIdentity();final long ident = Binder.clearCallingIdentity();for (;;) { //重点(敲黑板)!这里是个死循环,一直等待抽取消息、发送消息。Message msg = queue.next(); // 从MessageQueue中抽取一条消息。至于怎么取的,我们稍后再看。if (msg == null) {// No message indicates that the message queue is quitting.return;}// This must be in a local variable, in case a UI event sets the loggerfinal Printer logging = me.mLogging;if (logging != null) {logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +msg.callback + ": " + msg.what);}final long traceTag = me.mTraceTag; //取得MessageQueue的跟踪标记if (traceTag != 0) {Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg)); //开始跟踪本线程的MessageQueue中的当前消息,是Native的方法。}try {msg.target.dispatchMessage(msg); //尝试分派消息到和Message绑定的Handler中} finally {if (traceTag != 0) {Trace.traceEnd(traceTag); //这个和Trace.traceBegin()配套使用。}}if (logging != null) {logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);}final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity(); //what?又调用这个Native方法了。这里主要是为了再次验证,线程所在的进程是否发生改变。if (ident != newIdent) {Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "+ msg.target.getClass().getName() + " "+ msg.callback + " what=" + msg.what);}msg.recycleUnchecked(); //回收释放消息。}}
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从上面的分析可以知道,当调用了Looper.loop()之后,线程就就会被一个for(;;)死循环阻塞,每次等待MessageQueue的next()方法取出一条Message才开始往下继续执行。然后通过Message获取到相应的Handler (就是target成员变量),Handler再通过dispatchMessage()方法,把Message派发到handleMessage()中处理。
这里需要注意,当线程loop起来是时,线程就一直在循环中。就是说Looper.loop()后面的代码就不能被执行了。想要执行,需要先退出loop。
Looper myLooper = Looper.myLoop();
myLooper.quit(); //普通退出方式。
myLooper.quitSafely(); //安全的退出方式。
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现在又产生一个疑问,MessageQueue的next()方法是如何阻塞住线程的呢?接下来,扒一扒这个幕后黑手MessageQueue。
幕后黑手MessageQueue
MessageQueue是一个用单链的数据结构来维护消息列表。
Message next() {//检查loop是否已经为退出状态。mPrt是Native层的MessageQueue的地址。通过这个地址可以和Native层的MessageQueue互动。final long ptr = mPtr;if (ptr == 0) {return null;}int pendingIdleHandlerCount = -1;int nextPollTimeoutMillis = 0; //时间标记,当且仅当第一次获取消息时才为0。因为它在死循环外面啊!for (;;) {if (nextPollTimeoutMillis != 0) {Binder.flushPendingCommands(); //如果不是第一次获取消息,调用Native的函数,让虚拟机刷新所有的饿Binder命令,确保进程在执行可能阻塞的任务之前,释放之前的对象。}//这是一个Native的方法。nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);synchronized (this) { //锁住MessageQueue//获取当前的系统时间,用于后面和msg.when进行比较。final long now = SystemClock.uptimeMillis();Message prevMsg = null;Message msg = mMessages; //获得当前MessageQueue中的第一条消息if (msg != null && msg.target == null) {do {prevMsg = msg;msg = msg.next;} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());}if (msg != null) {if (now < msg.when) { //这个判断的意义在于只有到了Message应该被发送的时刻才去发送,否则继续循环。//计算下一条消息的时间。注意最大就是Integer.MAX_VALUE。nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);} else { //应该发送一条消息了。// 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(); //转换消息标记为使用过的return msg; //返回一条消息给Looper。}} else {// 如果取到的Message为null,将时间标记设置为-1。nextPollTimeoutMillis = -1;}// Process the quit message now that all pending messages have been handled.if (mQuitting) {dispose();return null;}// If first time idle, then get the number of idlers to run.// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.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);}// Run the idle handlers.// We only ever reach this code block during the first iteration.for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handlerboolean keep = false;try {keep = idler.queueIdle();} catch (Throwable t) {Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);}if (!keep) {synchronized (this) {mIdleHandlers.remove(idler);}}}// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.pendingIdleHandlerCount = 0;// While calling an idle handler, a new message could have been delivered// so go back and look again for a pending message without waiting.nextPollTimeoutMillis = 0;}}
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可以看到。MessageQueue在取消息(调用next())时,会进入一个死循环,直到取出一条Message返回。这就是为什么Looper.loop()会在queue.next()处等待的原因。
在这个方法中需要注意一个参数mPtr
,它是底层的MessageQueue对象的地址。就是说Android的c/c++层也有一套与Java层对应的Handler机制,而我们的MessageQueue由于持有了一个底层的引用,自然就成了Java层的Handler机制和底层的沟通桥梁了。
上面方法中出现了一个nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
函数的调用。线程会被阻塞在这个地方。这个native方法会调用到底层的JNI函数android_os_MessageQueue_nativePollOnce()
,进一步调用c/c++层的nativeMessageQueue
的pollOnce()
函数,在这个函数中又会通过本线程在底层的Looper的pollOnce()
函数,进而调用pollInner()
函数。在pollInner()
函数中会调用epoll_wait()
函数,这个函数会将线程阻塞在这,直到被超时或者检测到pipe中有事件发生。那么阻塞在这怎么唤醒呢,我们下面在说。
那么,一条Message是如何添加到MessageQueue中呢?要弄明白最后的真相,我们需要调查一下mHandler.post()这个方法。
Handler究竟对Message做了什么?
Handler的post()系列方法,最终调用的都是下面这个方法:
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {msg.target = this; //在这里给Message的target赋值。if (mAsynchronous) {msg.setAsynchronous(true); //如果是异步,就标记为异步}return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); //就是这个方法把Message添加到线程的MessageQueue中的。}
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接下来就看看MessageQueue的enqueueMessage()作了什么。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {if (msg.target == null) { //没Handler调用是会抛异常的啊throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");}if (msg.isInUse()) { //不能使用一条正在使用中的Message。throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");}synchronized (this) { //锁住MessageQueue再往里添加消息。if (mQuitting) { //如果MessageQueue被标记为退出,就返回。IllegalStateException e = new IllegalStateException(msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");Log.w(TAG, e.getMessage(), e);msg.recycle();return false;}msg.markInUse(); //切换Message的使用状态为未使用。msg.when = when; //我们设置的延迟发送的时间。//经过下面的逻辑,Message将会被“储存”在MessageQueue中。实际上,Message在MessageQueue中的储存方式,//是使用Message.next逐个向后指向的单链表结构来储存的。比如:A.next = B, B.next = C...Message p = mMessages; //尝试获取当前Messageboolean needWake;if (p == null || when == 0 || when < p.when) {// 如果为null,说明是第一条。msg.next = p; mMessages = msg; //设置当前的Message为传入的Message,也就是作为第一条。needWake = mBlocked;} else {needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();Message prev;//不满足作为第一条Message的条件时,通过下面的逐步变换,将它放在最后面。这样便把Message“储存”到MessageQueue中了。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;}if (needWake) {nativeWake(mPtr);}}return true;}
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上一节面CoorChice说过,MessageQueue在next()
方法中会阻塞在nativePollOnce()
这个地方,实际上是阻塞在了底层的Looper的epoll_wait()
这个地方等待唤醒呢。看到上面这段代码的最后面没?nativeWake()
,赤裸裸的表明就是唤醒。实际上这个nativeWake()
函数表明pipe写端有write事件发生,从而让epoll_wait()
退出等待。
至此,我们已经揭露了Looper、Handler、MessageQueue隐藏的秘密。
另一个疑问?
也许你已经注意到在主线程中可以直接使用Handler,而不需要Looper.prepare()和Looper.loop()。为什么可以做到这样呢?根据之前的分析可以知道,主线程中必然存在Looper.prepare()和Looper.loop()。既然如此,为什么主线程没有被loop()阻塞呢?看一下ActivityThread来弄清楚到底是怎么回事。
//这个main()方法可以认为是Android应用的起点
public static void main(String[] args) {。。。Looper.prepareMainLooper(); //主要作用和我们平时调用的Looper.prepare()差不多ActivityThread thread = new ActivityThread(); //创建本类实例thread.attach(false);if (sMainThreadHandler == null) {sMainThreadHandler = thread.getHandler(); //重点啊!这里取得了处理主线程事物的Handler。}if (false) {Looper.myLooper().setMessageLogging(newLogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));}// End of event ActivityThreadMain.Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);Looper.loop(); //开始循环。可以看到,主线程本质上是阻塞的!。。。}
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注意ActivityThread并没有继承Thread,它的Handler是继承Handler的私有内部类H.class。在H.class的handleMessage()中,它接受并执行主线程中的各种生命周期状态消息。UI的16ms的绘制也是通过Handler来实现的。也就是说,主线程中的所有操作都是在Looper.prepareMainLooper()和Looper.loop()之间进行的。进一步说是在主Handler中进行的。
总结
- Android中Thread在创建时进行初始化,会使用当前线程作为父线程,并继承它的一些配置。
- Thread初始化时会被添加到指定/父线程的ThreadGroup中进行管理。
- Thread正真启动是一个native函数完成的。
- 在Android的线程间通信中,需要先创建Looper,就是调用Looper.prepare()。这个过程中会自动依赖当前Thread,并且创建MessageQueue。经过上一步,就可以创建Handler了,默认情况下,Handler会自动依赖当前线程的Looper,从而依赖相应的MessageQueue,也就知道该把消息放在哪个地方了。MessageQueue通过Message.next实现了一个单链表结构来缓存Message。消息需要送达Handler处理,还必须调用Looper.loop()启动线程的消息泵送循环。loop()内部是无限循环,阻塞在MessageQueue的next()方法上,因为next()方法内部也是一个无限循环,直到成功从链表中抽取一条消息返回为止。然后,在loop()方法中继续进行处理,主要就是把消息派送到目标Handler中。接着进入下一次循环,等待下一条消息。由于这个机制,线程就相当于阻塞在loop()这了。
经过上面的揭露,我们已经对线程及其相互之间通讯的秘密有所了解。掌握了这些以后,相信在以后的开发过程中我们可以思路清晰的进行线程的使用,并且能够吸收Android在设计过程中的精华思想。
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转载于:https://juejin.im/post/5cdc09aa6fb9a031f80dff23
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来自:冰河技术 写在前面 新一轮的面试已经过去,可能是疫情的原因吧,很多童鞋纷纷留言说今年的面试题难度又提高了,尤其是对并发编程的知识.我细想了下,也许有那么点疫情的原因吧,但无论面试的套路怎么变,只 ...
- 据说有人面试栽在了Thread类的stop()方法和interrupt()方法上
摘要:今天就简单的说说Thread类的stop()方法和interrupt()方法到底有啥区别. 本文分享自华为云社区<[高并发]又一个朋友面试栽在了Thread类的stop()方法和inter ...
- Phalcon 訪问控制列表 ACL(Access Control Lists ACL)
Phalcon在权限方面通过 Phalcon\Acl 提供了一个轻量级的 ACL(訪问控制列表). Access Control Lists (ACL) 同意系统对用户的訪问权限进行控制,比方同意訪问 ...
- uniaccess进程无法结束 拒绝访问_嵌入式Linux编程——程序员小白不懂的进程、信号量、并发、互斥...
所有学嵌入式Linux系统的看过来了,以下内容是每一位想学习Linux嵌入式系统想要了解的内容,真的很想要分享给大家! 本文分享的内容主要如下几个方面: 3.1 并发的原理 3.1.1 一个简单的例子 ...
- 37岁程序员裸辞,120天被497家公司拒绝,网友:为自己的冲动买单
不知道大家有没有发现,现在很多公司高管越来越年轻化,而这也导致一个问题,那就是这些年轻的管理层其实不太愿意录用那些比自己年龄大的老员工,当然最主要原因是老员工工资高,而且还不太好管理.这也是中年危机出 ...
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