Android 消息机制之Native层

一、前言

上一篇，我们分析了Framework层的代码。从Framework层分析了消息的发送、存储、调度逻辑。但是我们并没有解释清楚，Handler为什么没有阻塞其线程，底层使用的是Epoll多路复用机制。接下来我们从MessageQueue中的JNI入手，分析下Native层的功能。

Native层的架构

如上图（图源至袁辉辉博客）所示，Native层也有一套对应的消息逻辑，用于处理Native层的消息分发。Framework中的MessageQueue有几个JNI方法,是连接着FrameWork和Native层的入口：

    // 用于初始化Native相关
    private native static long nativeInit();
    // 用于销毁Native相关
    private native static void nativeDestroy(long ptr);
    // 用于轮询当前的消息集合
    private native void nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis); /*non-static for callbacks*/
    // 用于唤醒操作
    private native static void nativeWake(long ptr);
    // 判断是否正在轮询，即处在epoll_wait过程中
    private native static boolean nativeIsPolling(long ptr);
    // 对外开放了一个监听文件的输入输出等事件的方法
    private native static void nativeSetFileDescriptorEvents(long ptr, int fd, int events);

接下来主要按照以上六个JNI方法来阐述Handler Native层逻辑。

用到的Native层代码：

framework/base/core/java/andorid/os/MessageQueue.java
framework/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp
framework/base/core/java/andorid/os/Looper.java

system/core/libutils/Looper.cpp
system/core/include/utils/Looper.h
system/core/libutils/RefBase.cpp

framework/base/native/android/looper.cpp
framework/native/include/android/looper.h

Tips：

• 可以采用在线阅读的方式阅读代码：http://androidxref.com
• 可以从GItHub上下载源码： github

二、Epoll机制

因为Handler底层就是采用了Epoll多路复用的IO机制，为了更好地理解Handler，必须先了解下Epoll机制。加上最近也才刚研究Epoll机制，难免有理解的不准确的地方，而且网上的相关资料全且深入，所以这里我就说明下Epoll的用法与优点。

【1】、作用

在Linux中，一切对象皆文件，这也说明了文件的作用。为了的增加效率，而出现了监听文件描述符的机制，如果一个线程去监听一个文件描述符，这就大材小用，对于成千上万个文件描述符，主机处理起来就吃力了。事实上，文件的事件很少才会发生状态改变，所以可以采用一个线程监听多个文件描述符事件，如果文件事件响应了再通知调用者进一步的处理，这样会减少线程阻塞事件，毕竟IO阻塞的事件对于CPU来说还是有点长的。

【2】、用法

Android中头文件 #include

• epoll_create

int epoll_create(int __size)

用于创建一个fd，来管理所监听的fd句柄。__size是我们所监听的fd集合的初始大小，后期可以扩容。返回的就是一个int形的文件描述符，即管理类。

在Android中文件句柄都在/proc//fd/中存储着，而且每个进程的文件句柄是有上限的，所以不用时及时清理，否则只有等该进程死亡时文件句柄才会清空。

• epoll_ctl

int epoll_ctl(int __epoll_fd, int __op, int __fd, struct epoll_event* __event);


struct epoll_event {
  uint32_t events;
  epoll_data_t data;
}

__epoll_fd：即epoll_create创建的文件句柄
__op ： 对集合操作事件（增删改）
__fd ：被监听的文件句柄
__event ：监听文件哪些事件（可读可写等等）

• int epoll_wait
  用于等待监听事件的相应

int epoll_wait(int __epoll_fd, struct epoll_event* __events, int __event_count, int __timeout_ms);

__epoll_fd：epoll_create创建的文件句柄
__events：获取具体的响应事件集合；
__event_count : 响应的数量 ；
__timeout_ms：超时时间。

具体可看：

• select/poll/epoll对比分析
• epoll例子

【3】、优点

Epoll的优点也是相对于Poll、Select多路复用机制而言的。

首先，Epoll是基于回调的方式，而Poll和Select是基于轮询的方式，Epoll会在连接多且闲连接多的情况下，优势比较突出

其次，Epoll的被监听的事件是存放在内核空间，这样只需要Copy一次。而Poll和Select是每次都要将其Copy到内核态。

三、MessageQueue

【1】、nativeInit()

nativeInit()用于初始化底层对象，创建该线程的一个监听文件句柄事件的Pipe；

① : MessageQueue中

     MessageQueue(boolean quitAllowed) {
        mQuitAllowed = quitAllowed;
        mPtr = nativeInit();
    }

在Framework层MessageQueue中的构造方法中，对nativeInit进行初始化工作，返回的mPtr就是NativeMessageQueue对象的句柄。保证一个线程对应一个NativeMessageQueue对象，也用于之后的其他操作，因为mPtr也即NativeMessageQueue对象，也便于获取NativeMessageQueue对象。

②：android_os_MessageQueue_nativeInit()

在android_os_MessageQueue.cpp中：

static jlong android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = new NativeMessageQueue();
    if (!nativeMessageQueue) {
        jniThrowRuntimeException(env, "Unable to allocate native queue");
        return 0;
    }
    
    // 智能指针RefBase 加一
    nativeMessageQueue->incStrong(env);
    // reinterpret_cast强制类型转换符 比特位不变
    return reinterpret_cast(nativeMessageQueue);
}

• 首先初始化一个NativeMessageQueue对象
• 智能指针RefBase 加一
• 返回mPtr，其中reinterpret_cast强制类型转换符，但他们的内存是一致的

③：NativeMessageQueue::NativeMessageQueue()

在android_os_MessageQueue.cpp的构造方法中：

NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() :
        mPollEnv(NULL), mPollObj(NULL), mExceptionObj(NULL) {

    // 从ThreadLocal中获取一个Looper对象，该Looper是Native中的
    mLooper = Looper::getForThread();
    if (mLooper == NULL) {
        // 没有则创建一个Looper对象
        mLooper = new Looper(false);
        // 并将Looper对象和当前线程绑定，并放入到Thread中
        Looper::setForThread(mLooper);
    }
}

• 从ThreadLocal中获取一个Looper对象，该Looper是Native中的
• 没有则创建一个Looper对象
• 并将Looper对象和当前线程绑定，并放入到Thread中

④：Looper

在Looper.cpp
在NativeMessageQueue()中，第一次会初始化一个Looper对象

71Looper::Looper(bool allowNonCallbacks) :
72        mAllowNonCallbacks(allowNonCallbacks), mSendingMessage(false),
73        mPolling(false), mEpollFd(-1), mEpollRebuildRequired(false),
74        mNextRequestSeq(0), mResponseIndex(0), mNextMessageUptime(LLONG_MAX) {
      
      // 构造唤醒事件的mWakeEventFd
75    mWakeEventFd = eventfd(0, EFD_NONBLOCK);
76    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mWakeEventFd < 0, "Could not make wake event fd.  errno=%d", errno);
77
78    AutoMutex _l(mLock);
      // 重建Epoll事件 用于监听mWakeEventFd等状态
79    rebuildEpollLocked();
80}

• 首先会初始化mPolling、mEpollFd等对象。mPolling就是是否在轮询的标志，而mEpollFd监听的文件句柄
• 构造唤醒事件的mWakeEventFd，mEpollFd会监听该对象，从而唤醒当前线程，继续轮询。eventfd(0, EFD_NONBLOCK)构造非阻塞形的Pipe文件
• 重建Epoll事件 用于监听mWakeEventFd等状态

⑤：rebuildEpollLocked()

在Looper.cpp中

rebuildEpollLocked()方法主要就是构造一个Epoll事件，用于监听注册的文件句柄

140void Looper::rebuildEpollLocked() {
141    // Close old epoll instance if we have one.
       // 关闭上一次的mEpollFd
142    if (mEpollFd >= 0) {
143#if DEBUG_CALLBACKS
144        ALOGD("%p ~ rebuildEpollLocked - rebuilding epoll set", this);
145#endif
146        close(mEpollFd);
147    }
148
149    // Allocate the new epoll instance and register the wake pipe.
       // 重新的构建一个epoll fd。
150    mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT);
151    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mEpollFd < 0, "Could not create epoll instance.  errno=%d", errno);
152
153    struct epoll_event eventItem;
154    memset(& eventItem, 0, sizeof(epoll_event)); // zero out unused members of data field union
155    eventItem.events = EPOLLIN;
156    eventItem.data.fd = mWakeEventFd;
       // 将mWakeEventFd添加到mEpollFd中，这样mEpollFd就可以管理唤醒事件了
157    int result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeEventFd, & eventItem);
158    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(result != 0, "Could not add wake event fd to epoll instance.  errno=%d",
159            errno);
160    // 上层调用nativeSetFileDescriptorEvents时候会mRequests增加
       // 他会监听mRequests中fd的events
161    for (size_t i = 0; i < mRequests.size(); i++) {
162        const Request& request = mRequests.valueAt(i);
163        struct epoll_event eventItem;
164        request.initEventItem(&eventItem);
165        // 将request.fd添加到mEpollFd中
166        int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, request.fd, & eventItem);
167        if (epollResult < 0) {
168            ALOGE("Error adding epoll events for fd %d while rebuilding epoll set, errno=%d",
169                    request.fd, errno);
170        }
171    }
172}

• 因为是重建，所以关闭上一次的mEpollFd，清空上一次Epoll事件
• 构建Epoll事件,初始化容量EPOLL_SIZE_HINT

    mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT);

• 将mWakeEventFd添加到mEpollFd中，这样mEpollFd就可以管理唤醒事件了

     // 添加操作
     int result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeEventFd, & eventItem);

• 添加监听nativeSetFileDescriptorEvents层事件（后面会说）
  主要代码： request.fd添加到mEpollFd中。

int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, request.fd, & eventItem);

【2】、nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis)

nativePollOnce是开启一次轮询。即开始监听是否有事件来了

ptr:NativeMessageQueue对象

timeoutMillis：等待的时间。

       -1代表一直有事件响应
       0代表立刻回复
       timeoutMillis则代表超时时间

①：android_os_MessageQueue_nativePollOnce

在android_os_MessageQueue.cpp中：

static void android_os_MessageQueue_nativePollOnce(JNIEnv* env, jobject obj,
        jlong ptr, jint timeoutMillis) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast(ptr);
    nativeMessageQueue->pollOnce(env, obj, timeoutMillis);
}

• 首先将传入的ptr转化成nativeMessageQueue对象。
• 调用Native中nativeMessageQueue->pollOnce(env, obj, timeoutMillis);方法

②：pollOnce()

在android_os_MessageQueue.cpp中。

这里的主要的逻辑就是调用mLooper->pollOnce(timeoutMillis);

void NativeMessageQueue::pollOnce(JNIEnv* env, jobject pollObj, int timeoutMillis) {
    mPollEnv = env;
    mPollObj = pollObj;
    mLooper->pollOnce(timeoutMillis);
    mPollObj = NULL;
    mPollEnv = NULL;

    if (mExceptionObj) {
        env->Throw(mExceptionObj);
        env->DeleteLocalRef(mExceptionObj);
        mExceptionObj = NULL;
    }
}

②：mLooper->pollOnce

在Looper.cpp中。

184int Looper::pollOnce(int timeoutMillis, int* outFd, int* outEvents, void** outData) {
185    int result = 0;
186    for (;;) {
187        while (mResponseIndex < mResponses.size()) {
188            const Response& response = mResponses.itemAt(mResponseIndex++);
189            int ident = response.request.ident;
               // POLL_CALLBACK = -2,
190            if (ident >= 0) {
191                int fd = response.request.fd;
192                int events = response.events;
193                void* data = response.request.data;
194#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
195                ALOGD("%p ~ pollOnce - returning signalled identifier %d: "
196                        "fd=%d, events=0x%x, data=%p",
197                        this, ident, fd, events, data);
198#endif
199                if (outFd != NULL) *outFd = fd;
200                if (outEvents != NULL) *outEvents = events;
201                if (outData != NULL) *outData = data;
202                return ident;
203            }
204        }
205
206        if (result != 0) {
207#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
208            ALOGD("%p ~ pollOnce - returning result %d", this, result);
209#endif
210            if (outFd != NULL) *outFd = 0;
211            if (outEvents != NULL) *outEvents = 0;
212            if (outData != NULL) *outData = NULL;
213            return result;
214        }
215
216        result = pollInner(timeoutMillis);
217    }
218}

轮询逻辑都在Looper::pollOnce中。

• 首先处理MResponses队列，java传入的监听文件句柄ident = POLL_CALLBACK 即-2，所以这里面处理的显示Native中的消息
• result = pollInner(timeoutMillis);在这里处理的是我们的Framework层的Message事件。

③：pollInner(timeoutMillis)

在Looper.cpp中。

220int Looper::pollInner(int timeoutMillis) {

...........
238
239    // Poll.
240    int result = POLL_WAKE;
241    mResponses.clear();
242    mResponseIndex = 0;
243
244    // We are about to idle.
       // 当前是否正在轮询中
245    mPolling = true;
246
247    struct epoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS];
248    int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);
249
250    // No longer idling.
251    mPolling = false;
252
253    // Acquire lock.
254    mLock.lock();
255
256    // Rebuild epoll set if needed.
257    if (mEpollRebuildRequired) {
258        mEpollRebuildRequired = false;
259        rebuildEpollLocked();
260        goto Done;
261    }
262
263    // Check for poll error.
       // 轮询错误
264    if (eventCount < 0) {
265        if (errno == EINTR) {
266            goto Done;
267        }
268        ALOGW("Poll failed with an unexpected error, errno=%d", errno);
269        result = POLL_ERROR;
270        goto Done;
271    }
272
273    // Check for poll timeout.
       // 轮询timeout
274    if (eventCount == 0) {
275#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
276        ALOGD("%p ~ pollOnce - timeout", this);
277#endif
278        result = POLL_TIMEOUT;
279        goto Done;
280    }
281
282    // Handle all events.
283#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
284    ALOGD("%p ~ pollOnce - handling events from %d fds", this, eventCount);
285#endif
286
287    for (int i = 0; i < eventCount; i++) {
288        int fd = eventItems[i].data.fd;
289        uint32_t epollEvents = eventItems[i].events;
           
           // 区分事件 是否是唤醒事件
290        if (fd == mWakeEventFd) {
291            if (epollEvents & EPOLLIN) {
                   // 处理唤醒操作
292                awoken();
293            } else {
294                ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on wake event fd.", epollEvents);
295            }
296        } else { // 其它事件  将request放入到 responses中
297            ssize_t requestIndex = mRequests.indexOfKey(fd);
298            if (requestIndex >= 0) {
299                int events = 0;
300                if (epollEvents & EPOLLIN) events |= EVENT_INPUT;
301                if (epollEvents & EPOLLOUT) events |= EVENT_OUTPUT;
302                if (epollEvents & EPOLLERR) events |= EVENT_ERROR;
303                if (epollEvents & EPOLLHUP) events |= EVENT_HANGUP;
304                pushResponse(events, mRequests.valueAt(requestIndex));
305            } else {
306                ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on fd %d that is "
307                        "no longer registered.", epollEvents, fd);
308            }
309        }
310    }
Done: ;
312
313    // Invoke pending message callbacks.
314    mNextMessageUptime = LLONG_MAX;
       // 处理Native中Message
315    while (mMessageEnvelopes.size() != 0) {
316        nsecs_t now = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
           // mMessageEnvelopes 信封集合（持有uptime/Message/Handler）
317        const MessageEnvelope& messageEnvelope = mMessageEnvelopes.itemAt(0);
318        if (messageEnvelope.uptime <= now) {
319            // Remove the envelope from the list.
320            // We keep a strong reference to the handler until the call to handleMessage
321            // finishes.  Then we drop it so that the handler can be deleted *before*
322            // we reacquire our lock.
323            { // obtain handler
324                sp handler = messageEnvelope.handler;
325                Message message = messageEnvelope.message;
326                mMessageEnvelopes.removeAt(0);
327                mSendingMessage = true;
328                mLock.unlock();
329
330#if DEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
331                ALOGD("%p ~ pollOnce - sending message: handler=%p, what=%d",
332                        this, handler.get(), message.what);
333#endif
                   // 处理消息
334                handler->handleMessage(message);
335            } // release handler
336
337            mLock.lock();
338            mSendingMessage = false;
                //POLL_CALLBACK = -2,
339            result = POLL_CALLBACK;
340        } else {
341            // The last message left at the head of the queue determines the next wakeup time.
342            mNextMessageUptime = messageEnvelope.uptime;
343            break;
344        }
345    }
346
347    // Release lock.
348    mLock.unlock();
349
350    // Invoke all response callbacks.
351    for (size_t i = 0; i < mResponses.size(); i++) {
352        Response& response = mResponses.editItemAt(i);
           // 处理POLL_CALLBACK 事件
353        if (response.request.ident == POLL_CALLBACK) {
354            int fd = response.request.fd;
355            int events = response.events;
356            void* data = response.request.data;
357#if DEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
358            ALOGD("%p ~ pollOnce - invoking fd event callback %p: fd=%d, events=0x%x, data=%p",
359                    this, response.request.callback.get(), fd, events, data);
360#endif
361            // Invoke the callback.  Note that the file descriptor may be closed by
362            // the callback (and potentially even reused) before the function returns so
363            // we need to be a little careful when removing the file descriptor afterwards.
364            int callbackResult = response.request.callback->handleEvent(fd, events, data);
365            if (callbackResult == 0) {
366                removeFd(fd, response.request.seq);
367            }
368
369            // Clear the callback reference in the response structure promptly because we
370            // will not clear the response vector itself until the next poll.
371            response.request.callback.clear();
372            result = POLL_CALLBACK;
373        }
374    }
375    return result;
376}

• epoll_wait，首先开始轮询事件。传入的时间也是调用者传入的。
• 需要rebuildEpollLocked、错误、以及等待事件超时，都将进入到DONE中

接下来是处理触发的事件

287    for (int i = 0; i < eventCount; i++) {
288        int fd = eventItems[i].data.fd;
289        uint32_t epollEvents = eventItems[i].events;
           
           // 区分事件 是否是唤醒事件
290        if (fd == mWakeEventFd) {
291            if (epollEvents & EPOLLIN) {
                   // 处理唤醒操作
292                awoken();
293            } else {
294                ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on wake event fd.", epollEvents);
295            }
296        } else { // 其它事件  将request放入到 responses中
297            ssize_t requestIndex = mRequests.indexOfKey(fd);
298            if (requestIndex >= 0) {
299                int events = 0;
300                if (epollEvents & EPOLLIN) events |= EVENT_INPUT;
301                if (epollEvents & EPOLLOUT) events |= EVENT_OUTPUT;
302                if (epollEvents & EPOLLERR) events |= EVENT_ERROR;
303                if (epollEvents & EPOLLHUP) events |= EVENT_HANGUP;
304                pushResponse(events, mRequests.valueAt(requestIndex));
305            } else {
306                ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on fd %d that is "
307                        "no longer registered.", epollEvents, fd);
308            }
309        }
310    }

• 如果fd == mWakeEventFd，处理的是唤醒管道句柄。以及是EPOLLIN事件，那么处理awoken();唤起工作。这里面就是将mWakeEventFd文件里面的数据清空。
• 如果是mRequests中的事件，那边放入到mResponses队列中，等到后面再做处理，这里面涉及到了处理的优先级

接下来会走到Done逻辑中。

• 在Done中开始逻辑中（代码315行），这里面处理的是Native层Message。前提是messageEnvelope.uptime <= now，即事件到时间了。
• Native中的Message封装并存在mMessageEnvelopes中，最终调用handler->handleMessage(message);方法

接下来会走到对mResponses处理中，即最开始存入的。

• 这里面只会处理response.request.ident == POLL_CALLBACK，也就是调用nativeSetFileDescriptorEvents而注册的事件。这个优先级是最低的。
• 具体的调用在nativeSetFileDescriptorEvents节中介绍。

小结：

Framework层loop()的时候，会发生wait，也就是：

int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);

分别在以下的情况下才会被唤醒：

• timeoutMillis超时，自动唤醒
• 管道有消息传入，即可以EPOLLIN操作的时候
• 发生错误

【3】、nativeWake(long ptr)

nativeWake是用来唤醒阻塞这的Epoll事件的。比如当有一个插入了一个急需处理的Message，就会触发该方法。

①：MessageQueue#enqueueMessage()

在MessageQueue.java中

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
       ..........

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

• 在插入一个消息的时候，会触发对nativeWake方法调用的检查，如果needWake等于true的时候，就会唤醒阻塞的Epoll。

②：android_os_MessageQueue_nativeWake（）

在android_os_MessageQueue.cpp中

static void android_os_MessageQueue_nativeWake(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong ptr) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast(ptr);
    nativeMessageQueue->wake();
}

• JNI中就是调用nativeMessageQueue->wake();

③：nativeMessageQueue->wake()

在android_os_MessageQueue.cpp中

void NativeMessageQueue::wake() {
    mLooper->wake();
}

• NativeMessageQueue中也只是一个代理，最终还是调用Looper中的代码

④：mLooper->wake()

在Looper.cpp中

void Looper::wake() {
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
    ALOGD("%p ~ wake", this);
#endif

    uint64_t inc = 1;
    ssize_t nWrite = TEMP_FAILURE_RETRY(write(mWakeEventFd, &inc, sizeof(uint64_t)));
    if (nWrite != sizeof(uint64_t)) {
        if (errno != EAGAIN) {
            ALOGW("Could not write wake signal, errno=%d", errno);
        }
    }
}

• 唤醒的操作就是向Pipe文件中写入数据，这样pollOnce的时候就可以监听到，从而达到唤醒操作，上面提到监听到唤醒时，执行awoken(),清空Pipe文件。所以唤醒操作就是简单的写入数据TEMP_FAILURE_RETRY(write(mWakeEventFd, &inc, sizeof(uint64_t)));

• TEMP_FAILURE_RETRY() 就是一个知道写成功才会退出的宏。

小结：

可以看出来，唤醒工作就是向初始化的时候创建的Pipe文件写入一个uint64_t数据。监听Pipe的Epoll就会被唤醒。

【4】、nativeDestroy(long ptr)

Destroy见名知意，就是销毁的时候，做些清理工作。

①：dispose()

在MessageQueue.java中

    private void dispose() {
        if (mPtr != 0) {
            nativeDestroy(mPtr);
            mPtr = 0;
        }
    }

• 如果mPtr 不等于 0，就触发nativeDestroy，之后再将mPtr置0，防止多次调用出错。

②：dispose()

NativeMessageQueue.cpp中

static void android_os_MessageQueue_nativeDestroy(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong ptr) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast(ptr);
    nativeMessageQueue->decStrong(env);
}

• 直接调用nativeMessageQueue->decStrong(env);而nativeMessageQueue继承自RefBase，decStrong调用的是RefBase->decStrong()

③：decStrong(env)

RefBase.cpp中

void RefBase::decStrong(const void* id) const
{
    weakref_impl* const refs = mRefs;
     // 移除强引用
    refs->removeStrongRef(id);
    const int32_t c = android_atomic_dec(&refs->mStrong);
    if (c == 1) {
        refs->mBase->onLastStrongRef(id);
        if ((refs->mFlags&OBJECT_LIFETIME_MASK) == OBJECT_LIFETIME_STRONG) {
            delete this;
        }
    }
    // 移除弱引用
    refs->decWeak(id); 
}

• RefBase中，也就是清除掉引用

【5】、nativeIsPolling(long ptr)

nativeIsPolling是用来判断当前Epoll是否在阻塞中。

同理，最终调用到Looper.cpp中的isPolling()方法；直接返回mPolling变量。

bool Looper::isPolling() const {
    return mPolling;
}

在Looper的pollOnce中，epoll_wait轮询结束后就赋值为false。

    // We are about to idle.
    mPolling = true;

    struct epoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS];
    int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);

    // No longer idling.
    mPolling = false;

【6】、nativeSetFileDescriptorEvents(long ptr, int fd, int events);

由之前的介绍，Handler底层就是使用Epoll机制，来监听fd文件句柄，之前注册的事件（读或者写等等）。

所以Handler提供一个入口，用来监听传入的文件句柄。

①：MessageQueue中

    public void addOnFileDescriptorEventListener(@NonNull FileDescriptor fd,
            @OnFileDescriptorEventListener.Events int events,
            @NonNull OnFileDescriptorEventListener listener) {
        if (fd == null) {
            throw new IllegalArgumentException("fd must not be null");
        }
        if (listener == null) {
            throw new IllegalArgumentException("listener must not be null");
        }

        synchronized (this) {
            updateOnFileDescriptorEventListenerLocked(fd, events, listener);
        }
    }

• fd : 被监听的文件句柄
• events ：触发的事件

        /** @hide */
        @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
        @IntDef(flag=true, value={EVENT_INPUT, EVENT_OUTPUT, EVENT_ERROR})
        public @interface Events {}

主要是EVENT_INPUT和EVENT_OUTPUT事件。

• OnFileDescriptorEventListener ： 事件响应后的回调

public interface OnFileDescriptorEventListener {
   @Events int onFileDescriptorEvents(@NonNull FileDescriptor fd, @Events int events);
    }

当事件被响应后，就会触发该回调，那我们就可以根据事件来做对应的处理，从而避免IO阻塞。

    private void updateOnFileDescriptorEventListenerLocked(FileDescriptor fd, int events,
            OnFileDescriptorEventListener listener) {
        final int fdNum = fd.getInt$();

        int index = -1;
        FileDescriptorRecord record = null;
        if (mFileDescriptorRecords != null) {
            index = mFileDescriptorRecords.indexOfKey(fdNum);
            if (index >= 0) {
                record = mFileDescriptorRecords.valueAt(index);
                if (record != null && record.mEvents == events) {
                    return;
                }
            }
        }

        if (events != 0) {
            events |= OnFileDescriptorEventListener.EVENT_ERROR;
            if (record == null) {
                if (mFileDescriptorRecords == null) {
                    mFileDescriptorRecords = new SparseArray();
                }
                record = new FileDescriptorRecord(fd, events, listener);
                mFileDescriptorRecords.put(fdNum, record);
            } else {
                record.mListener = listener;
                record.mEvents = events;
                record.mSeq += 1;
            }
            nativeSetFileDescriptorEvents(mPtr, fdNum, events);
        } else if (record != null) {
            record.mEvents = 0;
            mFileDescriptorRecords.removeAt(index);
        }
    }

• updateOnFileDescriptorEventListenerLocked中主要做些存储工作，将fd、event与回调封装在FileDescriptorRecord并保存在MessageQueue中，当事件触发的时候就可以执行回调了。最终会执行nativeSetFileDescriptorEvents方法。

②：NativeMessageQueue.cpp中

JNI层会调用Native中的setFileDescriptorEvents方法。

void NativeMessageQueue::setFileDescriptorEvents(int fd, int events) {
    if (events) {
        int looperEvents = 0;
        if (events & CALLBACK_EVENT_INPUT) {
            looperEvents |= Looper::EVENT_INPUT;
        }
        if (events & CALLBACK_EVENT_OUTPUT) {
            looperEvents |= Looper::EVENT_OUTPUT;
        }
        mLooper->addFd(fd, Looper::POLL_CALLBACK, looperEvents, this,
                reinterpret_cast(events));
    } else {
        mLooper->removeFd(fd);
    }
}

• 如果events大于0，就会注册，反之就是解注册
• 将传入的events转化成Native中的looperEvents ，并触发 mLooper->addFd

③：Looper.cpp中

int Looper::addFd(int fd, int ident, int events, const sp& callback, void* data) {
#if DEBUG_CALLBACKS
    ALOGD("%p ~ addFd - fd=%d, ident=%d, events=0x%x, callback=%p, data=%p", this, fd, ident,
            events, callback.get(), data);
#endif

    if (!callback.get()) {
        if (! mAllowNonCallbacks) {
            ALOGE("Invalid attempt to set NULL callback but not allowed for this looper.");
            return -1;
        }

        if (ident < 0) {
            ALOGE("Invalid attempt to set NULL callback with ident < 0.");
            return -1;
        }
    } else {
        ident = POLL_CALLBACK;
    }

    { // acquire lock
        AutoMutex _l(mLock);

        Request request;
        request.fd = fd;
        request.ident = ident;
        request.events = events;
        request.seq = mNextRequestSeq++;
        request.callback = callback;
        request.data = data;
        if (mNextRequestSeq == -1) mNextRequestSeq = 0; // reserve sequence number -1

        struct epoll_event eventItem;
        request.initEventItem(&eventItem);

        ssize_t requestIndex = mRequests.indexOfKey(fd);
        if (requestIndex < 0) {
            int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, fd, & eventItem);
            if (epollResult < 0) {
                ALOGE("Error adding epoll events for fd %d, errno=%d", fd, errno);
                return -1;
            }
            mRequests.add(fd, request);
        } else {
            int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_MOD, fd, & eventItem);
            if (epollResult < 0) {
                if (errno == ENOENT) {
                    // Tolerate ENOENT because it means that an older file descriptor was
                    // closed before its callback was unregistered and meanwhile a new
                    // file descriptor with the same number has been created and is now
                    // being registered for the first time.  This error may occur naturally
                    // when a callback has the side-effect of closing the file descriptor
                    // before returning and unregistering itself.  Callback sequence number
                    // checks further ensure that the race is benign.
                    //
                    // Unfortunately due to kernel limitations we need to rebuild the epoll
                    // set from scratch because it may contain an old file handle that we are
                    // now unable to remove since its file descriptor is no longer valid.
                    // No such problem would have occurred if we were using the poll system
                    // call instead, but that approach carries others disadvantages.
#if DEBUG_CALLBACKS
                    ALOGD("%p ~ addFd - EPOLL_CTL_MOD failed due to file descriptor "
                            "being recycled, falling back on EPOLL_CTL_ADD, errno=%d",
                            this, errno);
#endif
                    epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, fd, & eventItem);
                    if (epollResult < 0) {
                        ALOGE("Error modifying or adding epoll events for fd %d, errno=%d",
                                fd, errno);
                        return -1;
                    }
                    scheduleEpollRebuildLocked();
                } else {
                    ALOGE("Error modifying epoll events for fd %d, errno=%d", fd, errno);
                    return -1;
                }
            }
            mRequests.replaceValueAt(requestIndex, request);
        }
    } // release lock
    return 1;
}

• 因为没有callback所以 ident = POLL_CALLBACK;即 ident = -2
• 将必要的参数存放入Request ，如果mRequests之前没有监听该文件句柄，那就添加。

            int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, fd, & eventItem);
            if (epollResult < 0) {
                ALOGE("Error adding epoll events for fd %d, errno=%d", fd, errno);
                return -1;
            }
            mRequests.add(fd, request);

• 如果该文件句柄注册过，那就修改EPOLL_CTL_MOD，以及检测其它错误。

④：Event事件响应

在之前的pollOnce代码中

int Looper::pollOnce(int timeoutMillis, int* outFd, int* outEvents, void** outData) {
   ..........

    // Invoke all response callbacks.
    for (size_t i = 0; i < mResponses.size(); i++) {
        Response& response = mResponses.editItemAt(i);
        if (response.request.ident == POLL_CALLBACK) {
            int fd = response.request.fd;
            int events = response.events;
            void* data = response.request.data;
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
            ALOGD("%p ~ pollOnce - invoking fd event callback %p: fd=%d, events=0x%x, data=%p",
                    this, response.request.callback.get(), fd, events, data);
#endif
            // Invoke the callback.  Note that the file descriptor may be closed by
            // the callback (and potentially even reused) before the function returns so
            // we need to be a little careful when removing the file descriptor afterwards.
            int callbackResult = response.request.callback->handleEvent(fd, events, data);
            if (callbackResult == 0) {
                removeFd(fd, response.request.seq);
            }

            // Clear the callback reference in the response structure promptly because we
            // will not clear the response vector itself until the next poll.
            response.request.callback.clear();
            result = POLL_CALLBACK;
        }
    }

}

• response.request.ident == POLL_CALLBACK，这个就是之前注册过的事件
• callback就是NativeMessageQueue对象，也就是执行其中handleEvent的方法。
• 如果返回为0，那就解绑。Framework层OnFileDescriptorEventListener的回调，如果返回0，那之后就不监听该事件了。

 int callbackResult = response.request.callback->handleEvent(fd, events, data);
 if (callbackResult == 0) {
       removeFd(fd, response.request.seq);
 }

接下来会带NativeMessageQueue中：

int NativeMessageQueue::handleEvent(int fd, int looperEvents, void* data) {
    ........

    int newWatchedEvents = mPollEnv->CallIntMethod(mPollObj,
            gMessageQueueClassInfo.dispatchEvents, fd, events);
    if (!newWatchedEvents) {
        return 0; // unregister the fd
    }
    if (newWatchedEvents != oldWatchedEvents) {
        setFileDescriptorEvents(fd, newWatchedEvents);
    }
    return 1;
}

• mPollEnv->CallIntMethod就会Native层调用Java层代码。gMessageQueueClassInfo.dispatchEvents：

int register_android_os_NativeHandle(JNIEnv *env) {
    jclass clazz = FindClassOrDie(env, CLASS_PATH);
    gNativeHandleFields.clazz = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);

    gNativeHandleFields.constructID = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "", "([I[IZ)V");
    gNativeHandleFields.getFdsID = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "getFdsAsIntArray", "()[I");
    gNativeHandleFields.getIntsID = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "getInts", "()[I");

    return 0;
}

这样我们又回到了MessageQueue中了。

 // Called from native code.
    private int dispatchEvents(int fd, int events) {
        // Get the file descriptor record and any state that might change.
        final FileDescriptorRecord record;
        final int oldWatchedEvents;
        final OnFileDescriptorEventListener listener;
        final int seq;
        synchronized (this) {
            record = mFileDescriptorRecords.get(fd);
            if (record == null) {
                return 0; // spurious, no listener registered
            }

            oldWatchedEvents = record.mEvents;
            events &= oldWatchedEvents; // filter events based on current watched set
            if (events == 0) {
                return oldWatchedEvents; // spurious, watched events changed
            }

            listener = record.mListener;
            seq = record.mSeq;
        }

        // Invoke the listener outside of the lock.
        int newWatchedEvents = listener.onFileDescriptorEvents(
                record.mDescriptor, events);
        if (newWatchedEvents != 0) {
            newWatchedEvents |= OnFileDescriptorEventListener.EVENT_ERROR;
        }

        // Update the file descriptor record if the listener changed the set of
        // events to watch and the listener itself hasn't been updated since.
        if (newWatchedEvents != oldWatchedEvents) {
            synchronized (this) {
                int index = mFileDescriptorRecords.indexOfKey(fd);
                if (index >= 0 && mFileDescriptorRecords.valueAt(index) == record
                        && record.mSeq == seq) {
                    record.mEvents = newWatchedEvents;
                    if (newWatchedEvents == 0) {
                        mFileDescriptorRecords.removeAt(index);
                    }
                }
            }
        }

        // Return the new set of events to watch for native code to take care of.
        return newWatchedEvents;
    }

• dispatchEvents方法中，从mFileDescriptorRecords根据fd查找，回调方法，最终listener.onFileDescriptorEvents(record.mDescriptor, events);返回值为0代表取消监听，大于0就是重新注册的事件。