再谈Android消息分发

Posted 2022-08-09 刘兆贤

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ActivityThread从main方法开始，创建Looper对象、Handler和ApplicationThread接收ActivityManagerService的IPC调用，将消息传到Handler进行异步分发（更新UI主要用异步，ApplicationThread里的dumpActivity、dumpService、dumpProvider等保存组件状态的操作，使用同步更新，MessageQueue里的消息，同步的先执行，异步后执行）。

其中ApplicationThread，是一个Binder，继承自

https://www.androidos.net.cn/android/9.0.0_r8/xref/frameworks/base/core/java/android/app/IApplicationThread.aidl

ActivityManagerService,也是一个Binder，继承自

https://www.androidos.net.cn/android/9.0.0_r8/xref/frameworks/base/core/java/android/app/IActivityManager.aidl

Android消息分发机制：

线程内调用 Looper.prepare()：创建自己的Looper对象和MessageQueue，新建Hander(Looper.myLooper)用于发送本线程的消息，通过Looper.loop来执行本线程消息分发，同时结束时执行Looper.myLooper().quit()退出当前线程，不然线程一直运行，这也是HandlerThread的使用原理。

Handler消息分发，优化判断msg.callback是否为null，如果不是先执行它，再执行handlerMessage。

Looper什么时候退出循环？

当MessageQueue的next方法返回null时。为什么会为null？因为设置mQuiting字段为true。什么时候mQuiting为true？ActivityThread退出的时候，执行Looper的quit方法（非safe,safe模式：当前时间小于首个Message执行时间，则一个个recycle掉，反之取到最后一个元素，实行断链操作，避免成为GcRoot）。

子线程如何跟主线程交互？

双方实现各自的Handler，互调对方的hander发送消息。

为什么子线程中不能更新UI?

因为系统判断当前线程不是主线程（ViewRootImpl.checkThread），则抛出异常。

为什么onCreate方法里，可以在子线程中更新UI？

因为在onResume方法才生成ViewRootImpl实例，将其加到Window上。

为什么Loop.loop方法里是死循环（会调用MessageQueue里next方法的while循环），但主线程没有被卡死？

因为主线程是通过Handler被动接收消息的，只有手机被操作，或者任务到期才会唤醒。在这个过程中利用Linux的epoll和pipe机制，阻塞时，让出CPU，等有新消息再唤醒。

具体一点：会计算下次循环的时间，Binder.flushPendingCommands将未执行的binder命令刷入内核（针对阻塞时间较长的场景，确保已引用对象被挂起），通过nativePollOnce方法(linux的pipe机制，实现了IO复用)，将CPU资源释放，等待唤醒。

番外：

NativePollOnce使用linux的epoll机制，将线程挂起，下个消息到来时被唤醒，类似thread的wait/notify操作，它会释放CPU，因此不会卡死。

Binder.flushPendingCommands,将未执行的Binder命令刷新到Linux内核驱动里，对于阻塞较长时间的操作有用，用于将这些对象引用释放掉，以免进程持有它们超过所需时间。

Epoll机制：

Linux的IO多路复制技术，支持高并发。epoll相对于poll和select优势，在有10万个连接，同时10个客户端发送数据，前者只检查这10个客户端，而后者则要检查10万个连接，是否有发送数据。

ANR机制：

发送延迟任务，检测当前线程是否在一定时间内完成，如果提前完成则清除该任务。为什么要这么设计？因为每个生命周期方法，都依赖前面的方法完成，是一个线性关系。真正出现ANR的是，执行耗时操作，阻塞了任务分发。

各组件阻塞时长限制：

Service Timeout（最长，前台20秒）

文件：ActiveServices.java

    // How long we wait for a service to finish executing.

    static final int SERVICE_TIMEOUT = 20*1000; // 前台    // How long we wait for a service to finish executing.

    static final int SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT = SERVICE_TIMEOUT * 10; // 后台

Broadcast Timeout（10秒，同ContentProvider）

文件：ActivityManagerService.java

    // How long we allow a receiver to run before giving up on it.

    static final int BROADCAST_FG_TIMEOUT = 10*1000;  // 前台

    static final int BROADCAST_BG_TIMEOUT = 60*1000;  // 后台

InputDispatching Timeout（5秒，同Activity）

文件：ActivityManagerService.java

    // How long we wait until we timeout on key dispatching.

    static final int KEY_DISPATCHING_TIMEOUT = 5*1000;

ContentProvider Timeout(10秒，同Broadcast)

    // How long we wait for an attached process to publish its content providers

    // before we decide it must be hung.

    static final int CONTENT_PROVIDER_PUBLISH_TIMEOUT = 10*1000;

怎么防止应用崩溃退出？

在监测到unCaughtException后，将Loop.loop进行try.catch操作，将错误抓住，并使用while(true)保证下次也会将错误抓住。这里由于Message的堵塞机制，所以不会一直执行loop操作。

        while (true)

            //用于保证下次crash仍能进来

            try

                //由于消息的阻塞机制，并不会一直执行loop

                Looper.loop();

             catch (Throwable e)

                isChoreographerException(e);

                if (sExceptionHandler != null)

                    sExceptionHandler.bandageExceptionHappened(e);

                

            

        

解决ANR的技巧：

一、AsyncLayoutInflater，异步解析xml生成View，解决IO加载慢，影响UI线程的问题。

注意事项：

1、在主线程中调用，如果在子线程中调用，在OnInflateFinishedListener回调onInflateFinished时，需要回到主线程操作setContentView或者其他View操作；因为回调是在当前线程内完成的（实际上，AsyncLayoutInflater内部本来就是在子线程中操作，没必要再加一个子线程）。

2、inflate结束会主动将传递过来的context置空，不用担心内存泄露，但需要判断异步返回View时，当前页面是否正在运行。

3、在当前Activity中，该类可以重复使用；原因是SynchronizedPool会缓存InflateRequest；属于一个生产者/消费者模式，无调用次数限制。

4、其内部的InflateThread一直在运行，没有销毁方法，故其最佳使用场景是在Application中，接收各种infalte操作，从而避免许多AsyncLayoutInflater对象无法回收。

二、Looper.myQueue().addIdleHandler。当queueIdle返回false则直接删除此任务，返回true保持idleHandler存活（下次处理完其他消息再回调它）。

    public static interface IdleHandler

        /**

         * Called when the message queue has run out of messages and will now

         * wait for more.  Return true to keep your idle handler active, false

         * to have it removed.  This may be called if there are still messages

         * pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched

         * after the current time.

         */

        boolean queueIdle();

    

主要应用场景：用于在消息空闲时，处理一些不那么重要的操作。比如可以使用post方法获取View的宽高，也可以使用idleHandler，区别前者作为同步消息执行，而后者空闲里执行，可以用于优化一些操作。

怎么提高消息优先级？

1. handler调用postAtFrontOfQueue，执行一个Runnable。
2. 不要发送延时消息。
3. 建立消息屏障，将asynchronous为true的消息先返回。