Android中为什么主线程不会因为Looper.loop里的无限循环ANR?

通过前面的知识Android Handler消息机制我们知道了Handler的工作原理,同时也产生了一些问题,比如Looper.loop()开启了死循环,不会阻塞线程么?不会被卡死么?

导读

  • 移动开发知识体系总章(Java基础、Android、Flutter)
  • Android中为什么主线程不会因为Looper.loop里的无限循环ANR?
  • Looper.loop和MessageQueue.next分析
  • ANR

Android中为什么主线程不会因为Looper.loop里的无限循环ANR?

先看看进程和线程:

进程:每个app运行前会先创建一个进程,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,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(在AndroidManifest.xml中配置Android:process属性,或通过native代码fork进程)。并且至少有一个线程。

线程:依附于进程,是分配和调度CPU的最小单元,由于依附关系,线程之间是可以资源共享的,但进程不行,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、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。

对于进程和线程的区别,我看到过这样一个比喻:把系统比作一个公司,公司会分配一个办公场所(拥有独立的用户空间)给某个部门的部门(部门或部门经理相当于进程了),会有核心项目需要执行(可执行程序代码),部门至少有一个或多个员工(即线程),而员工归属于部门(或部门经理)(线程依附于进程),在这个部门下员工之间非常好沟通(零食啥的随便分享),但部门与部门间有啥事就得通过沟通了(不能直接共享,需要通信)

对于主线程,若应用运行一下就自己就结束了,肯定不行的,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,无限循环便能保证不会被退出,而ActivityThread的main方法主要就是做消息循环,主角就是Looper。

再看看程序无响应(ANR)和线程阻塞、结束

  • 程序无响应:主线程执行事件的时间过长,导致其他需要立刻在主线程处理的事件无法得到处理。
  • 线程阻塞:线程处于等待状态。
  • 线程结束:一般线程执行完run方法之后,线程就正常结束了。

1.阻塞和程序无响应没有必然的关系,虽然主线程在没有消息可处理的时候是阻塞的,但是只要保证有消息的时候能够立即处理,程序是不会无响应的。

2.阻塞和线程退出也没有必然的关系,线程完全可以在不阻塞的情况下死循环,同样达到不退出的效果。阻塞考虑到节约系统而做的处理,和线程退出没有关系。

3.ActivityThread的main方法主要就是做消息循环,一旦退出消息循环,那么应用就退出了,Looper.loop方法可能会引起主线程阻塞,但只要消息循环没有被阻塞,就一直能处理事件就不会产生ANR异常。

4.消息队列是一个无限循环,为什么无限循环不会ANR?因为应用的整个生命周期就是运行在这个消息循环中的,Android是由事件驱动的,Looper.loop方法不断的接受处理事件,每个点击触摸或者Activity每个生命周期都是在Looper.loop方法的控制之下,Looper.loop方法一旦结束,应用程序的生命周期也就结束了。

5.什么情况下会发生ANR?
第一,事件没有得到处理;
第二,事件正在处理,但是没有及时完成。

结论:
所以只能说事件的处理如果阻塞导致ANR,而不能说是Looper.loop的无限循环会ANR。

这就是说为什么在Activity生命周期onCreate/onStart/onResume等方法进行耗时的操作会ANR了。
这也是以下情况容易ANR的根本原因
Activity响应时间超过5s无响应
Broadcast在处理时间超过10s无响应
Service处理时间超过20s无响应

笔者新建了一个demo,创建了页面一(有一个跳转页面二的按钮)、页面二(在子线程中开启了一个无限循环),运行后,页面二果然没有ANR。(代码很简单就不贴了)。

页面一 页面二(子线程无限循环的)
Android中为什么主线程不会因为Looper.loop里的无限循环ANR?_第1张图片
Android中为什么主线程不会因为Looper.loop里的无限循环ANR?_第2张图片

页面一、二CPU\内存对比结果:
1、页面一无CPU消耗,页面二CPU平均消耗25%。
2、页面一内存消耗约10M,页面二内存消耗约12M。
3、在页面一直接新增无限循环,直接ANR。
4、在页面二无限循环新增Thread.sleep(200000);进行休眠,发现程序并没有ANR,而且CPU没有消耗,内存多消耗约1M。
(说明:只有主线程中执行任务事件过长,导致其他需要立刻在主线程处理的事件无法得到处理,才有可能会ANR).
5、在页面二无限循环新增简单处理逻辑,CPU和内存消耗会小幅波动。
6、在页面二无限循环新增了读取drawable为Bitmap并用list一直add,此时的CPU波动非常平稳保持22%,而内存消耗则逐步提升,很快又会被降低,在约23分钟后后由于OutOfMemory而停止运行。

Looper.loop和MessageQueue.next分析

先查看loop()的源码:

public static void loop() {
        ...
        for (;;) {
            Message msg = queue.next(); // might block
            if (msg == null) {
                // No message indicates that the message queue is quitting.
                return;
            }
        }
    }

在for循环里,queue.next(); 写着注释might block,说可能会阻塞!查看next关键代码:


    Message next() {
        ...
        for (;;) {
            ...
            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 && msg.target == null) {
                    // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                if (msg != null) {
                       ...
                       if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                            ...
                            return msg;
                        }
                } 
           }
        }
    }

1、MessageQueue.next内部也是一个for (;;)无限循环。
2、正常情况下,有消息,直接return msg,继续执行loop()中的方法。
2、msg为空或者msg指向的Handler为空(target)时,,则会执行dowhile,去取队列中的下一个消息,值得取出来为止,反之会无限循环着!
3、Looper中有无限循环,MessageQueue中也有无限循环,我们都知道新建一个项目跑起来是没有任何问题的,也就是说,Looper、MessageQueue中的无限循环不会ANR,
(还不知道msg.target为什么是Handler?Hanlder源码中明确写着Message.target == this)

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