详解Handler

2019-07-24  本文已影响0人  瑜小贤

Message

Message是在线程之间传递的消息,它可以在内部携带少量的信息,用于在不同线程之间交换数据。

Handler

Handler顾名思义也就是处理者的意思,它主要用于发送和处理消息的。发送消息一般会使用Handler的sendMessage()方法,而发出的消息经过一些列地辗转处理后,最终会传递到Handler的handleMessage()方法中。

MessageQueue

MessageQueue是消息队列的意思,它主要用于存放所有通过Handler发送的消息。这部分消息会一直存在于消息队列中,等待被处理。每个线程中只会有一个MessageQueue对象。(MessageQueue是在Looper的构造函数中创建的,因此一个MessageQueue对应一个Looper)

Looper

Looper是每个线程中MessageQueue的管家,调用Looper的loop()方法后,就会进入到一个无限循环当中,然后每当发现MessageQueue中存在一条消息,就会将它取出,并传递到Handler的handleMessage()方法中。每个线程中也会只有一个Looper对象。

使用Handler所需要注意的事项:在子线程中直接调用new Handler()的时候,会导致程序崩溃,需要先调用Looper.prepare();why?

public Handler() {  
    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());  
        }  
    }  
    // 在此获取一个Looper对象,如果为空就会抛出异常
    mLooper = Looper.myLooper();  
    if (mLooper == null) {  
        throw new RuntimeException(  
            "Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");  
    }  
    mQueue = mLooper.mQueue;  
    mCallback = null;  
}  
public static final Looper myLooper() {  
    return (Looper)sThreadLocal.get();  
} 
public static final void prepare() {  
    if (sThreadLocal.get() != null) {  
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");  
    }  
    sThreadLocal.set(new Looper());  
}  

可以看到,首先判断sThreadLocal中是否已经存在Looper了,如果还没有则创建一个新的Looper设置进去。这样也就完全解释了为什么我们要先调用Looper.prepare()方法,才能创建Handler对象。同时也可以看出每个线程中最多只会有一个Looper对象。在主线程中,系统自动帮我们调用了Looper.prepare()方法。

深入解析Handler机制

我们对异步消息处理的整个流程梳理一遍:

Message message = new Message();  
message.arg1 = 1;  
Bundle bundle = new Bundle();  
bundle.putString("data", "data");  
message.setData(bundle);  
handler.sendMessage(message); 

以上代码相信都很熟悉,就是发送Message的代码,可是:

  1. 这里Handler到底是把Message发送到哪里去了呢?
  2. 为什么之后又可以在Handler的handleMessage()方法中重新得到这条Message呢?
  3. Handler.sendMessageDelayed()怎么实现延迟的?

看来又需要通过阅读源码才能解除我们心中的疑惑了,Handler中提供了很多个发送消息的方法,其中除了sendMessageAtFrontOfQueue()方法之外,其它的发送消息方法最终都会辗转调用到sendMessageAtTime()方法中,这个方法的源码如下所示:

public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
        MessageQueue queue = mQueue;
        if (queue == null) {
            RuntimeException e = new RuntimeException(
                    this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
            Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
            return false;
        }
        return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
    }

sendMessageAtTime()方法接收两个参数:
msg:就是我们发送的Message对象,
uptimeMillis:表示发送消息的时间,它的值等于自系统开机到当前时间的毫秒数再加上延迟时间,如果你调用的不是sendMessageDelayed()方法,延迟时间就为0。
这个MessageQueue又是什么东西呢?其实从名字上就可以看出了,它是一个消息队列,用于将所有收到的消息以队列的形式进行排列,并提供入队和出队的方法。
这个类是在Looper的构造函数中创建的,因此一个Looper也就对应了一个MessageQueue。
那么enqueueMessage()方法毫无疑问就是入队的方法了,我们来看下这个方法的源码:

final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {  
    if (msg.when != 0) {  
        throw new AndroidRuntimeException(msg + " This message is already in use.");  
    }  
    if (msg.target == null && !mQuitAllowed) {  
        throw new RuntimeException("Main thread not allowed to quit");  
    }  
    synchronized (this) {  
        if (mQuiting) {  
            RuntimeException e = new RuntimeException(msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");  
            Log.w("MessageQueue", e.getMessage(), e);  
            return false;  
        } else if (msg.target == null) {  
            mQuiting = true;  
        }  
        msg.when = when;   //将延迟时间封装到msg内部
        Message p = mMessages;  //消息队列的第一个元素
 
        //如果此队列中头部元素是null(空的队列,一般是第一次),或者此消息不是延时的消息
        //则此消息需要被立即处理
        if (p == null || when == 0 || when < p.when) { 
            //此时会将这个消息作为新的头部元素,并将此消息的next指向旧的头部元素,
            //然后判断如果Looper获取消息的线程如果是阻塞状态则唤醒它,让它立刻去拿消息处理
            msg.next = p;  //处理msg.next
            mMessages = msg;   //将msg插到了第一个
            this.notify();  
        } else {  
            //如果此消息是延时的消息,则将其添加到队列中,
            //原理就是链表的添加新元素,按照when,也就是延迟的时间来插入的,
            //延迟的时间越长,越靠后,这样就得到一条有序的延时消息链表,取出消息的时候,延迟时间越小的,就被先获取了。
            //插入延时消息不需要唤醒Looper线程。
  
            needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
            Message prev;
            for (;;) {
                prev = p;  //通过这个while循环找到p链表里最先执行的,赋给prev
                p = p.next; //把p.next赋给p,保证整个链表不停循环
                if (p == null || when < p.when) {
                    break;
                }
                if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                    needWake = false;
                }
            }
            msg.next = p;  //msg下一个执行的message设置为p
            prev.next = msg;  //当前执行完就执行msg,达到插入msg的目的
            //原:p -> p.next
            //现:prev -> msg -> p
            this.notify();  
        }  
    }  
    return true;  
}  

首先你要知道,MessageQueue并没有使用一个集合把所有的消息都保存起来,它只使用了一个mMessages对象表示当前待处理的消息。所谓的入队其实就是将所有的消息按时间来进行排序,这个时间当然就是我们刚才介绍的uptimeMillis参数。具体的操作方法就根据时间的顺序调用msg.next,从而为每一个消息指定它的下一个消息是什么。当然如果你是通过sendMessageAtFrontOfQueue()方法来发送消息的,它也会调用enqueueMessage()来让消息入队,只不过时间为0,这时会把mMessages赋值为新入队的这条消息,然后将这条消息的next指定为刚才的mMessages,这样也就完成了添加消息到队列头部的操作。
我们知道了MessageQueue的底层数据结构是单向链表,MessageQueue中的成员变量mMessages指向的就是该链表的头部元素。

MessageQueue中enqueueMessage方法的目的有两个:

  1. 插入消息到消息队列
  2. 唤醒Looper中等待的线程(如果是及时消息并且线程是阻塞状态)

接下来我们再来分析一下取出消息的方法next():
next()方法代码比较多,下面是主要部分,后面省略了一部分IdleHandler的处理逻辑,用于空闲的时候处理不紧急事件用的,有兴趣的自行分析。

Message next() {
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            //从注释可以看出,只有looper被放弃的时候(调用了quit方法)才返回null,mPtr是MessageQueue的一个long型成员变量,关联的是一个在C++层的MessageQueue,阻塞操作就是通过底层的这个MessageQueue来操作的;当队列被放弃的时候其变为0。
            return null;
        }

        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }

            //阻塞方法,主要是通过native层的epoll监听文件描述符的写入事件来实现的。
           //如果nextPollTimeoutMillis=-1,一直阻塞不会超时。
           //如果nextPollTimeoutMillis=0,不会阻塞,立即返回。
           //如果nextPollTimeoutMillis>0,最长阻塞nextPollTimeoutMillis毫秒(超时),如果期间有程序唤醒会立即返回。
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

            synchronized (this) {
           
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message prevMsg = null;
                Message msg = mMessages;
                if (msg != null && msg.target == null) {
                    //msg.target == null表示此消息为消息屏障(通过postSyncBarrier方法发送来的)
                    //如果发现了一个消息屏障,会循环找出第一个异步消息(如果有异步消息的话),所有同步消息都将忽略(平常发送的一般都是同步消息)
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {
                        // 如果消息此刻还没有到时间,设置一下阻塞时间nextPollTimeoutMillis,进入下次循环的时候会调用nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)进行阻塞;
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        //正常取出消息
                        //设置mBlocked = false代表目前没有阻塞
                        mBlocked = false;
                        if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        msg.markInUse();
                        return msg;
                    }
                } else {
                    //没有消息,会一直阻塞,直到被唤醒
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }

                if (mQuitting) {
                    dispose();
                    return null;
                }

            pendingIdleHandlerCount = 0;
            nextPollTimeoutMillis = 0;
        }
    }

由此可以看出:

  1. 当首次进入或所有消息队列已经处理完成,由于此刻队列中没有消息(mMessages为null),这时nextPollTimeoutMillis = -1 ,然后会处理一些不紧急的任务(IdleHandler),之后线程会一直阻塞,直到被主动唤醒(插入消息后根据消息类型决定是否需要唤醒)。
  2. 读取列表中的消息,如果发现消息屏障,则跳过后面的同步消息。
  3. 如果拿到的消息还没有到时间,则重新赋值nextPollTimeoutMillis = 延时的时间,线程会阻塞,直到时间到后自动唤醒
  4. 如果消息是及时消息或延时消息的时间到了,则会返回此消息给looper处理。

现在,我们可以便可以回答:Handler.sendMessageDelayed()怎么实现延迟的:
前面我们分析了如果拿到的消息还没有到时间,则会重新设置超时时间并赋值给nextPollTimeoutMillis,然后调用nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)进行阻塞,这是一个本地方法,会调用底层C++代码,C++代码最终会通过Linux的epoll监听文件描述符的写入事件来实现延迟的。

下面开始分析,Looper中的loop方法:

//删除了部分log/错误处理/判空 代码
 public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        ...

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

            ...
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                if (observer != null) {
                    observer.messageDispatched(token, msg);
                }
                dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            } catch (Exception exception) {
                if (observer != null) {
                    observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
                }
                throw exception;
            } finally {
                ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource);
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            ...
        }
    }
  1. 这个方法中有一个死循环,不断地调用的MessageQueue的next()方法,我想你已经猜到了,这个next()方法就是消息队列的出队方法。不过由于这个方法的代码稍微有点长,我就不贴出来了,它的简单逻辑就是如果当前MessageQueue中存在mMessages(即待处理消息),就将这个消息出队,然后让下一条消息成为mMessages,否则就进入一个阻塞状态,一直等到有新的消息入队。
  2. 可以看到循环中,每当有一个消息出队,就将它传递到msg.target的dispatchMessage()方法中,那这里msg.target又是什么呢?其实就是Handler啦,你观察一下上面sendMessageAtTime()方法的第6行就可以看出来了。接下来当然就要看一看Handler中dispatchMessage()方法的源码了,如下所示:
public void dispatchMessage(Message msg) {  
    if (msg.callback != null) {  
        handleCallback(msg);  
    } else {  
        if (mCallback != null) {  
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {  
                return;  
            }  
        }  
        handleMessage(msg);  
    }  
} 

如果mCallback不为空,则调用mCallback的handleMessage()方法,否则直接调用Handler的handleMessage()方法,并将消息对象作为参数传递过去。这样我相信大家就都明白了为什么handleMessage()方法中可以获取到之前发送的消息了吧!

总结:
通过enqueueMessage和next两个方法的分析我们不难得出:
消息的入列和出列是一个生产-消费者模式,Looper.loop()在一个线程中调用next()不断的取出消息,另外一个线程则通过enqueueMessage向队列中插入消息,所以在这两个方法中使用了synchronized (this) {}同步机制,其中this为MessageQueue对象,不管在哪个线程,这个对象都是同一个,因为Handler中的mQueue指向的是Looper中的mQueue,这样防止了多个线程对同一个队列的同时操作。

Looper.loop是一个死循环,拿不到需要处理的Message就会阻塞,那在UI线程中为什么不会导致ANR?

如果看过源码的人都知道,在处理消息的时候使用了Looper.loop()方法,并且在该方法中进入了一个死循环,同时Looper.loop()方法是在主线程中调用的,那么为什么没有造成阻塞呢?

首先我们来看造成ANR的原因:

  1. 当前的事件没有机会得到处理(即主线程正在处理前一个事件,没有及时的完成或者looper被某种原因阻塞住了)
  2. 当前的事件正在处理,但没有及时完成

然后我们需要从Android程序启动的入口ActivityThread的main方法开始来看:

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

        //!!!创建主线程循环
        Looper.prepareMainLooper();

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

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }
         
        //!!!进入当前线程(此时是主线程)的消息循环
        Looper.loop();

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

然后再看看Looper.loop()方法:

//删除了部分log/错误处理/判空 代码
 public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();
        if (me == null) {
            throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
        }
        final MessageQueue queue = me.mQueue;

        ...

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

            ...
            try {
                msg.target.dispatchMessage(msg);
                if (observer != null) {
                    observer.messageDispatched(token, msg);
                }
                dispatchEnd = needEndTime ? SystemClock.uptimeMillis() : 0;
            } catch (Exception exception) {
                if (observer != null) {
                    observer.dispatchingThrewException(token, msg, exception);
                }
                throw exception;
            } finally {
                ThreadLocalWorkSource.restore(origWorkSource);
                if (traceTag != 0) {
                    Trace.traceEnd(traceTag);
                }
            }
            ...
        }
    }

这么一看,似乎真的是在主线程中有一个死循环,而且没有造成阻塞?

那么我们先从入口ActivityThread 类开始看:首先 ActivityThread 并不是一个 Thread,就只是一个 final 类而已。我们常说的主线程就是从这个类的 main 方法开始,我们看到里面使用Looper.prepareMainLooper();创建主线程循环Looper 了,那么接下来就找找 ActivityThread 对应的 Handler ,就是内部类 H,其继承 Handler,贴出 handleMessage 的小部分:

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;

            ...........
}

看完这 Handler 里处理消息的内容应该明白了吧, Activity 的生命周期都有对应的 case 条件了,ActivityThread 有个 getHandler 方法,得到这个 handler 就可以发送消息,然后 loop 里就分发消息,然后就发给 handler, 然后就执行到 H(Handler )里的对应代码。所以这些代码就不会卡死~,有消息过来就能执行。举个例子,在 ActivityThread 里的内部类 ApplicationThread 中就有很多 sendMessage 的方法。

我们知道Android 的是由事件驱动的,looper.loop() 不断地接收事件、处理事件,每一个点击触摸或者说Activity的生命周期都是运行在 Looper的控制之下,如果它停止了,应用也就停止了。只能是某一个消息或者说对消息的处理阻塞了 Looper.loop(),而不是 Looper.loop() 阻塞它,这也就是我们为什么不能在UI线程中处理耗时操作的原因。

主线程Looper从消息队列读取消息,当读完所有消息时,主线程阻塞。子线程往消息队列发送消息,唤醒主线程,主线程被唤醒只是为了读取消息,当消息读取完毕,再次睡眠。因此loop的循环并不会对CPU性能有过多的消耗。

简单的来说:ActivityThread的main方法主要就是做消息循环,一旦退出消息循环,那么你的程序也就可以退出了。

如果你了解下linux的epoll你就知道为什么不会被卡住了,先说结论:阻塞是有的,但是不会卡住
主要原因有2个

  1. epoll模型
    当没有消息的时候会epoll.wait,等待句柄写的时候再唤醒,这个时候其实是阻塞的。
  2. 所有的ui操作都通过handler来发消息操作。
    比如屏幕刷新16ms一个消息,你的各种点击事件,所以就会有句柄写操作,唤醒上文的wait操作,所以不会被卡死了。

这里涉及线程,先说说说进程/线程:
进程:每个app运行时前首先创建一个进程,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,这也是google有意为之,让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,除非在AndroidManifest.xml中配置Android:process属性,或通过native代码fork进程。
线程:线程对应用来说非常常见,比如每次new Thread().start都会创建一个新的线程。该线程与App所在进程之间资源共享,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看来进程或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。

Handler是如何进行线程切换的呢?

线程切换示意图

当在A线程中创建handler的时候,同时创建了MessageQueue与Looper,Looper在A线程中调用loop进入一个无限的for循环从MessageQueue中取消息,当B线程调用handler发送一个message的时候,会通过msg.target.dispatchMessage(msg);将message插入到handler对应的MessageQueue中,Looper发现有message插入到MessageQueue中,便取出message执行相应的逻辑,因为Looper.loop()是在A线程中启动的,所以则回到了A线程,达到了从B线程切换到A线程的目的。

其他在子线程中进行UI操作的方法

  1. Handler的post()方法
  2. View的post()方法
  3. Activity的runOnUiThread()方法
  4. 在onResume之前(ViewRootImp生成之前),可在子线程中操作UI
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        tv = findViewById(R.id.tv);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                tv.setText("测试是否报出异常");
            }
        }).start();
    }

运行结果并无异常,可以正常的在子线程中更新了TextView控件;假如让线程休眠1000ms,就会发生错误:

Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

这句话的意思是只有创建视图层次结构的原始线程才能更新这个视图,也就是说只有主线程才有权力去更新UI,其他线程会直接抛异常的;
从at android.view.ViewRootImpl.checkThread(ViewRootImpl.java:7905)的异常路径可以看到抛出异常的最终在ViewRootIml的checkThread方法里,ViewRootIml是View的根类,其控制着View的测量、绘制等操作,那么现在我们转到ViewRootImpl.java源码观察:

@Override
public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
}

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

scheduleTraversals()里是对View进行绘制操作,而在绘制之前都会检查当前线程是否为主线程mThread,如果不是主线程,就抛出异常;这样做法就限制了开发者在子线程中更新UI的操作;
但是为什么最开始的在onCreate()里子线程对UI的操作没有报错呢,可以设想一下是因为ViewRootImp此时还没有创建,还未进行当前线程的判断;
现在,我们寻找ViewRootImp在何时创建,从Activity启动过程中寻找源码,通过分析可以查看ActivityThread.java源码,并找到handleResumeActivity方法:

final void handleResumeActivity(IBinder token,boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume) {
        ...
        // TODO Push resumeArgs into the activity for consideration
        ActivityClientRecord r = performResumeActivity(token, clearHide);
        if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
                r.window = r.activity.getWindow();
                View decor = r.window.getDecorView();
                decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
                ViewManager wm = a.getWindowManager();
                WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
                a.mDecor = decor;
                l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
                l.softInputMode |= forwardBit;
                if (a.mVisibleFromClient) {
                    a.mWindowAdded = true;
                    wm.addView(decor, l);
                }

            } else if (!willBeVisible) {
                if (localLOGV) Slog.v(
                    TAG, "Launch " + r + " mStartedActivity set");
                r.hideForNow = true;
            }
        ...
}

内部调用了performResumeActivity方法:

public final ActivityClientRecord performResumeActivity(IBinder token,
            boolean clearHide) {
        ```
        if (r != null && !r.activity.mFinished) {
                r.activity.performResume();
            } catch (Exception e) {
                if (!mInstrumentation.onException(r.activity, e)) {
                    throw new RuntimeException(
                        "Unable to resume activity "
                        + r.intent.getComponent().toShortString()
                        + ": " + e.toString(), e);
                }
            }
        }
        return r;
    }

在内部调用了ActivityperformResume方法,可以肯定应该是要回调生命周期的onResume方法了:

final void performResume() {
        ...
        mCalled = false;
        // mResumed is set by the instrumentation
        mInstrumentation.callActivityOnResume(this);
        if (!mCalled) {
            throw new SuperNotCalledException(
                "Activity " + mComponent.toShortString() +
                " did not call through to super.onResume()");
        }
        ...
    }

,然后又调用了InstrumentationcallActivityOnResume方法:

public void callActivityOnResume(Activity activity) {
        activity.mResumed = true;
        activity.onResume();
        
        if (mActivityMonitors != null) {
            synchronized (mSync) {
                final int N = mActivityMonitors.size();
                for (int i=0; i<N; i++) {
                    final ActivityMonitor am = mActivityMonitors.get(i);
                    am.match(activity, activity, activity.getIntent());
                }
            }
        }
    }

可以看到执行了 activity.onResume()方法,也就是回调了Activity生命周期的onResume方法;现在让我们回头看看ActivityThread中的handleResumeActivity方法,会执行这段代码:

···
r.activity.mVisibleFromServer = true;
                mNumVisibleActivities++;
                if (r.activity.mVisibleFromClient) {
                    r.activity.makeVisible();
                }

在内部调用了ActivitymakeVisible方法:

void makeVisible() {
        if (!mWindowAdded) {
            ViewManager wm = getWindowManager();
            wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
            mWindowAdded = true;
        }
        mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);
    }

内部调用了WindowManageraddView方法,而WindowManager方法的实现类是WindowManagerImp类,直接找WindowManagerImpaddView方法:

@Override
    public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
        applyDefaultToken(params);
        mGlobal.addView(view, params, mDisplay, mParentWindow);
    }

然后又调用了WindowManagerGlobaladdView方法:

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,Display display, Window parentWindow) {          
        ...
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
            view.setLayoutParams(wparams);
            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);
        }
        ...
    }

在该方法中,终于看到了ViewRootImpl的创建;

从以上的源码分析可得知,ViewRootImpl对象是在onResume方法回调之后才创建,那么就说明了为什么在生命周期的onCreate方法里,甚至是onResume方法里都可以实现子线程更新UI,因为此时还没有创建ViewRootImpl对象,并不会进行是否为主线程的判断;

更新UI一定要在主线程实现
谷歌提出:“一定要在主线程更新UI”,实际是为了提高界面的效率和安全性,带来更好的流畅性;反推一下,假如允许多线程更新UI,但是访问UI是没有加锁的,一旦多线程抢占了资源,那么界面将会乱套更新了,体验效果就不言而喻了;所以在Android中规定必须在主线程更新UI。

总结
子线程可以在ViewRootImpl还没有被创建之前更新UI;
访问UI是没有加对象锁的,在子线程环境下更新UI,会造成不可预期的风险;
开发者更新UI一定要在主线程进行操作;

感谢:
https://blog.csdn.net/u013435893/article/details/50854327
https://www.jianshu.com/p/8c829dc15950
https://www.jianshu.com/p/58c999d3ada7

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