【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。
image
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(){
@Override
public 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。
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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ThreadLocalMap
if (map != null)
map.set(this, value); //储存键值对
else
createMap(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;
}
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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 logger
final 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。 复制代码
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 handler
boolean 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。
}
复制代码
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Message
boolean 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;
}
复制代码
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(new
LogPrinter(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！
。
。
。
}
复制代码
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。
感觉不错就关注我，都不干就点个赞！:kissing_heart:
正文到此结束
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