Android主线程消息循环

Android主线程简介

当Android应用程序启动后，系统会创建一个叫做“main”的线程。它就是主线程，也叫UI线程，非常重要。 在Android系统中，主线程主要负责执行四大组件的执行。负责分发事件给构建，包括绘制事件。

Android中规定访问UI只能在主线程进行，如果在子线程中访问UI，那么程序就会抛出异常。ViewRootImpl中对UI的操作进行了验证，由它的checkThread()方法来完成的。代码如下：

    void checkThread() {
        if (mThread != Thread.currentThread()) {
            throw new CalledFromWrongThreadException(
                    "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
        }
    }

那么为什么安卓系统不允许在子线程中访问UI呢？这是因为Android的UI控件不是线程安全的，如果在多线程中并发访问可能会导致UI控件处于不可预期的状态。如果在UI控件的访问加上锁机制的话，由于锁机制会阻塞线程的执行， 会降低UI访问的效率。

主线程的主要责任：
1、快速的处理UI事件。Android希望UI线程能快速响应用户操作，如果UI线程花太多时间处理后台的工作，会让用户有非常糟糕的体验。当UI事件发生时，让用户等待时间超过5秒而未处理，Android系统就会给用户显示ANR提示信息。

2、快速的处理Broadcast消息。在BroadcastReceiver的onReceive()函数中，不宜占用太长的时间，否则会导致主线程无法处理其它的Broadcast消息或UI事件。如果占用时间超过10秒， Android系统就会给用户显示ANR提示信息。

所以当有比较耗时的任务时，我们需要在子线程执行，当有需要操作UI界面的才通过Handler，回调到主线程中修改UI界面。关于Handler的知识点，可以看一下我的另一篇博客：Handler消息机制。

Android主线程的消息机制

Android的主线程就是ActivityThread，主线程的入口方法和Java类一样，是main方法。下面我们来看一下：

/frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

    public static void main(String[] args) {
        ...
        Looper.prepareMainLooper();

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

首先Looper.prepareMainLooper()方法创建主线程的Looper，而MessageQueue在Looper的构造函数中创建。而最后通过Looper.loop()来开启消息循环。通过Handler消息机制我们了解到，loop中是一个无限循环。而thread.getHandler()获取主线程中H类的对象mH。H继承于Handler。我们来看看H类的定义。

/frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

    private class H extends Handler {
        public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;
        public static final int PAUSE_ACTIVITY          = 101;
        public static final int PAUSE_ACTIVITY_FINISHING= 102;
        public static final int STOP_ACTIVITY_SHOW      = 103;
        public static final int STOP_ACTIVITY_HIDE      = 104;
        public static final int SHOW_WINDOW             = 105;
        public static final int HIDE_WINDOW             = 106;
        public static final int RESUME_ACTIVITY         = 107;
        ...
        public void handleMessage(Message msg) {
            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
            switch (msg.what) {
                case LAUNCH_ACTIVITY: {
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                    final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;

                    r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                            r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                    handleLaunchActivity(r, null);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                } break;
                case RELAUNCH_ACTIVITY: {
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityRestart");
                    ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord)msg.obj;
                    handleRelaunchActivity(r);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                } break;
                case PAUSE_ACTIVITY:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");
                    handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, false, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,
                            (msg.arg1&2) != 0);
                    maybeSnapshot();
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case PAUSE_ACTIVITY_FINISHING:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");
                    handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, true, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,
                            (msg.arg1&1) != 0);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case STOP_ACTIVITY_SHOW:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStop");
                    handleStopActivity((IBinder)msg.obj, true, msg.arg2);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case STOP_ACTIVITY_HIDE:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStop");
                    handleStopActivity((IBinder)msg.obj, false, msg.arg2);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case SHOW_WINDOW:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityShowWindow");
                    handleWindowVisibility((IBinder)msg.obj, true);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case HIDE_WINDOW:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityHideWindow");
                    handleWindowVisibility((IBinder)msg.obj, false);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case RESUME_ACTIVITY:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityResume");
                    handleResumeActivity((IBinder) msg.obj, true, msg.arg1 != 0, true);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case SEND_RESULT:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityDeliverResult");
                    handleSendResult((ResultData)msg.obj);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                case DESTROY_ACTIVITY:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityDestroy");
                    handleDestroyActivity((IBinder)msg.obj, msg.arg1 != 0,
                            msg.arg2, false);
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                ...
            }
            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, "<<< done: " + codeToString(msg.what));
        }
        ...
    }

通过H的定义，我们可以看到四大组件的启动和停止过程。

在之前思考过一个问题，UI线程中使用了Looper，那么它为什么没有阻塞。

现在我们可以知道答案了，UI主线程同样是以消息驱动执行的，所有的四大组件的生命周期都是通过消息来驱动执行的。当MessageQueue中没有消息的时候，next()就会阻塞在那里，导致主线程阻塞，只是这个时候用户没有任何操作界面静止，我们感觉不到而已。当一个新的消息到来，next立即将这个消息返回给loop。我们再通过mH回调到主线程中处理。若这个时候消息处理的时间过长，就会影响UI线程的刷新速率，造成卡顿的现象。