Android中子线程真的不能更新UI吗？

Posted 2020-08-14

android的UI访问是没有加锁的，这样在多个线程访问UI是不安全的。所以Android中规定只能在UI线程中访问UI。

但是有没有极端的情况？使得我们在子线程中访问UI也可以使程序跑起来呢？接下来我们用一个例子去证实一下。

新建一个工程，activity_main.xml布局如下所示：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    >

    <TextView
        android:id="@+id/main_tv"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:textSize="18sp"
        android:layout_centerInParent="true"
        />

</RelativeLayout>

很简单，只是添加了一个居中的TextView

MainActivity代码如下所示：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private TextView main_tv;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        main_tv = (TextView) findViewById(R.id.main_tv);

        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                main_tv.setText("子线程中访问");
            }
        }).start();

    }

}

也是很简单的几行，在onCreate方法中创建了一个子线程，并进行UI访问操作。

点击运行。你会发现即使在子线程中访问UI，程序一样能跑起来。结果如下所示：

咦，那为嘛以前在子线程中更新UI会报错呢？难道真的可以在子线程中访问UI？

先不急，这是一个极端的情况，修改MainActivity如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private TextView main_tv;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        main_tv = (TextView) findViewById(R.id.main_tv);

        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                main_tv.setText("子线程中访问");
            }
        }).start();

    }

}

让子线程睡眠200毫秒，醒来后再进行UI访问。

结果你会发现，程序崩了。这才是正常的现象嘛。抛出了如下很熟悉的异常：

android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
at android.view.ViewRootImpl.checkThread(ViewRootImpl.java:6581)
at android.view.ViewRootImpl.requestLayout(ViewRootImpl.java:924)

……

作为一名开发者，我们应该认真阅读一下这些异常信息，是可以根据这些异常信息来找到为什么一开始的那种情况可以访问UI的。那我们分析一下异常信息：

首先，从以下异常信息可以知道

at android.view.ViewRootImpl.checkThread(ViewRootImpl.java:6581)

这个异常是从android.view.ViewRootImpl的checkThread方法抛出的。

那现在跟进ViewRootImpl的checkThread方法瞧瞧，源码如下：

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

只有那么几行代码而已的，而mThread是主线程，在应用程序启动的时候，就已经被初始化了。

由此我们可以得出结论：
在访问UI的时候，ViewRootImpl会去检查当前是哪个线程访问的UI，如果不是主线程，那就会抛出如下异常：

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

这好像并不能解释什么？继续看到异常信息

at android.view.ViewRootImpl.requestLayout(ViewRootImpl.java:924)

那现在就看看requestLayout方法，

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

这里也是调用了checkThread()方法来检查当前线程，咦？除了检查线程好像没有什么信息。那再点进scheduleTraversals()方法看看

void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = true;
        mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
        mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        if (!mUnbufferedInputDispatch) {
            scheduleConsumeBatchedInput();
        }
        notifyRendererOfFramePending();
        pokeDrawLockIfNeeded();
    }
}

注意到postCallback方法的的第二个参数传入了很像是一个后台任务。那再点进去

final class TraversalRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        doTraversal();
    }
}

找到了，那么继续跟进doTraversal()方法。

void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = false;
        mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

        if (mProfile) {
            Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
        }

        performTraversals();

        if (mProfile) {
            Debug.stopMethodTracing();
            mProfile = false;
        }
    }
}

可以看到里面调用了一个performTraversals()方法，View的绘制过程就是从这个performTraversals方法开始的。PerformTraversals方法的代码有点长就不贴出来了，如果继续跟进去就是学习View的绘制了。而我们现在知道了，每一次访问了UI，Android都会重新绘制View。这个是很好理解的。

分析到了这里，其实异常信息对我们帮助也不大了，它只告诉了我们子线程中访问UI在哪里抛出异常。
而我们会思考：当访问UI时，ViewRootImpl会调用checkThread方法去检查当前访问UI的线程是哪个，如果不是UI线程则会抛出异常，这是没问题的。但是为什么一开始在MainActivity的onCreate方法中创建一个子线程访问UI，程序还是正常能跑起来呢？？
唯一的解释就是执行onCreate方法的那个时候ViewRootImpl还没创建，无法去检查当前线程。

那么就可以这样深入进去。寻找ViewRootImpl是在哪里，是什么时候创建的。好，继续前进

在ActivityThread中，我们找到handleResumeActivity方法，如下：

final void handleResumeActivity(IBinder token,
        boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume) {
    // If we are getting ready to gc after going to the background, well
    // we are back active so skip it.
    unscheduleGcIdler();
    mSomeActivitiesChanged = true;

    // TODO Push resumeArgs into the activity for consideration
    ActivityClientRecord r = performResumeActivity(token, clearHide);

    if (r != null) {
        final Activity a = r.activity;

        //代码省略

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

      //代码省略    
}

可以看到内部调用了performResumeActivity方法，这个方法看名字肯定是回调onResume方法的入口的，那么我们还是跟进去瞧瞧。

public final ActivityClientRecord performResumeActivity(IBinder token,
        boolean clearHide) {
    ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
    if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Performing resume of " + r
            + " finished=" + r.activity.mFinished);
    if (r != null && !r.activity.mFinished) {
    //代码省略
            r.activity.performResume();

    //代码省略

    return r;
}

可以看到r.activity.performResume()这行代码，跟进 performResume方法，如下：

final void performResume() {
    performRestart();

    mFragments.execPendingActions();

    mLastNonConfigurationInstances = null;

    mCalled = false;
    // mResumed is set by the instrumentation
    mInstrumentation.callActivityOnResume(this);

    //代码省略

}

Instrumentation调用了callActivityOnResume方法，callActivityOnResume源码如下：

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());
            }
        }
    }
}

找到了，activity.onResume()。这也证实了，performResumeActivity方法确实是回调onResume方法的入口。

那么现在我们看回来handleResumeActivity方法，执行完performResumeActivity方法回调了onResume方法后，
会来到这一块代码：

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

activity调用了makeVisible方法，这应该是让什么显示的吧，跟进去探探。

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

往WindowManager中添加DecorView，那现在应该关注的就是WindowManager的addView方法了。而WindowManager是一个接口来的，我们应该找到WindowManager的实现类才行，而WindowManager的实现类是WindowManagerImpl。

找到了WindowManagerImpl的addView方法，如下：

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

里面调用了WindowManagerGlobal的addView方法，那现在就锁定
WindowManagerGlobal的addView方法：

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
        Display display, Window parentWindow) {

    //代码省略  


    ViewRootImpl root;
    View panelParentView = null;

    //代码省略

        root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

        view.setLayoutParams(wparams);

        mViews.add(view);
        mRoots.add(root);
        mParams.add(wparams);
    }

    // do this last because it fires off messages to start doing things
    try {
        root.setView(view, wparams, panelParentView);
    } catch (RuntimeException e) {
        // BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
        synchronized (mLock) {
            final int index = findViewLocked(view, false);
            if (index >= 0) {
                removeViewLocked(index, true);
            }
        }
        throw e;
    }
}

终于击破，ViewRootImpl是在WindowManagerGlobal的addView方法中创建的。

回顾前面的分析，总结一下：
ViewRootImpl的创建在onResume方法回调之后，而我们一开篇是在onCreate方法中创建了子线程并访问UI，在那个时刻，ViewRootImpl是没有创建的，无法检测当前线程是否是UI线程，所以程序没有崩溃一样能跑起来，而之后修改了程序，让线程休眠了200毫秒后，程序就崩了。很明显200毫秒后ViewRootImpl已经创建了，可以执行checkThread方法检查当前线程。

这篇博客的分析如题目一样，Android中子线程真的不能更新UI吗？在onCreate方法中创建的子线程访问UI是一种极端的情况，这个不仔细分析源码是不知道的。我是最近看了一个面试题，才发现这个。

从中我也学习到了从异常信息中跟进源码寻找答案，你呢？