Android 主线程到底是什么、如何抛出ANR

程序员文章站 2022-07-14 17:34:03

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作为 android 者对主线程的操作在开发中是非常频繁的，主线程是非常重要的线程，因为我们所有的UI界面都是通过主线程更新、绘制的。所以我们要足够了解他。从源码的角度看看为何ui必须在主线程更新、直接创建的handler为何就把线程给切换到了主线程呢？、主线程阻塞anr是如何抛出的？

1.Android 主线程是在哪里创建的？

android的主线程是在 app 进程创建时候就创建了，即当系统调用 fork（）方法之后就会创建一个新的进程和进程中地一个线程称为主线程。

2.在android开发中为什么子线程不能更新UI界面？

代码主要在ViewRootImpl中，从构造方法开始

public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
      
       // 保存当前创建 ViewRootImpl 对象的线程
        mThread = Thread.currentThread();

对象创建完成之后在调用view root 遍历方法/ 更新ui时都会去检测线程是否是创建ViewRootImpl对象的线程。

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


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

其实更新UI界面并不是非的在main线程中，子线程不能更新ui界面的原因是因为当我们进程fork（）并启动时创建的地一个线程就是main线程，然后就调用了ActivityThread 中的 main（）方法开始loop循环处理handler接受到的消息。application 创建完之后会等待 AMS 回调ApplicationThread 跨进程接口，当收到Launcher activity信号后application就会创建activity然后一直到ViewRootImpl中通知WMS创建窗口并且更新绘制各个子View控件，在ViewRootImpl的构造方法内已经保存了当前创建的 thread 对象，由于ViewRootImpl创建是在main线程中的，所以thread这个对象其实就是main线程。当我们再次调用更新View的方法时例如invalidate（）/ requestLayout（）等触发更新界面时都会调用checkThread（）方法去验证当前的 thread 是不是ViewRootImpl构造方法中保存的那个线程，不是就会抛出异常。android 加检测线程的原因其实是为了防止多线程访问下触发线程安全问题，但是为了降低锁带来的开销和系统的复杂度，就强制限制必须是我们创建 ViewRootImpl 对象的线程。所以如果我们想在子线程中更新UI 其实两种方式

我们创建ViewRootImpl时在子线程中创建。
反射修改checkThread（）方法的结果。

3.直接创建的Handler接收到的消息是运行在那个线程中的？

例如：android ActivityThread 中创建的 Handler没有指定当前的looper对象那他是怎么保证能通知到主线程的？对应的 HandlerThread 中创建的Handler 却指定了一个looper？

        // 直接 new handler 调用无参构造方法
        Handler handler = new Handler(){
            @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
                super.handleMessage(msg);
            }
        };

直接 new handler 调用无参构造方法

   public Handler(Callback callback, boolean async) {
        // 最终使用的是当前线程的 looper       
        mLooper = Looper.myLooper();
    }

最终 Looper.myLooper(); 会到ThreadLocal 中去获取当前线程里面的 Looper 对象，所以直接new 空参构造方法，当前线程切换到的是 Handler 对象被创建的线程中。

因为ActivityThread中先调用了Looper.prepare（）这时候会为当前线程创建Looper和MessageQueue对象，再创建的Handler时候当前Handler就会去调用当前的Looper和MessageQueue对象。
HandlerThread 在当前线程中也是先调用了Looper.prepare（），但是Handler的创建是交给调用者调用方法触发的，这个方法可以在任何线程中调用，所以这时候在创建Handler对象时候就需要指定传入 looper对象。也可以调整一下Handler的创建位置，放到run（）方法内调用就不用传looper了，但是run（）中创建对象不是好的编程方式。

4.android 主线程是如何捕获ANR异常的？

一个anr的产生主要涉及到一下场景：

Service Timeout:服务在20s内未执行完成；
BroadcastQueue Timeout：比如前台广播在10s内执行完成
ContentProvider Timeout：内容提供者执行超时
inputDispatching Timeout: 输入事件分发超时5s，包括按键分发事件的超时。

以上四种场景均会导致anr的产生，这里之分析 Service Timeout 的anr，其他场景类似。在service启动的时候会去检测anr，当我们startService() 之后，系统会调到 realStartServiceLocked() 方法

private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
        ProcessRecord app, boolean execInFg) throws RemoteException {
    ...
    //发送delay消息(SERVICE_TIMEOUT_MSG)
    bumpServiceExecutingLocked(r, execInFg, "create");
    try {
        ...
        //最终执行服务的onCreate()方法
        app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo,
                mAm.compatibilityInfoForPackageLocked(r.serviceInfo.applicationInfo),
                app.repProcState);
    } catch (DeadObjectException e) {
        mAm.appDiedLocked(app);
        throw e;
    } finally {
        ...
    }
}

bumpServiceExecutingLocked（）中

private final void bumpServiceExecutingLocked(ServiceRecord r, boolean fg, String why) {
    ... 
    scheduleServiceTimeoutLocked(r.app);
}

void scheduleServiceTimeoutLocked(ProcessRecord proc) {
    if (proc.executingServices.size() == 0 || proc.thread == null) {
        return;
    }
    long now = SystemClock.uptimeMillis();
    Message msg = mAm.mHandler.obtainMessage(
            ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG);
    msg.obj = proc;
    
    //当超时后仍没有remove该SERVICE_TIMEOUT_MSG消息，则执行service Timeout流程
    mAm.mHandler.sendMessageAtTime(msg,
        proc.execServicesFg ? (now+SERVICE_TIMEOUT) : (now+ SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT));
}

最后进入当前进程的 ActivityThread 的 handleCreateService(CreateServiceData data)

   private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
        ...
        java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
        Service service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();
        ...

        try {
            //创建ContextImpl对象
            ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
            context.setOuterContext(service);
            //创建Application对象
            Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
            service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
                    ActivityManagerNative.getDefault());
            //调用服务onCreate()方法 
            service.onCreate();
            
            //取消AMS.MainHandler的延时消息
            ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(
                    data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
    }

Service 的启动创建流程和 activity 的启动创建流程非常相似，当创建完成之后调用service的onCreate()方法、然后调用AMS.MainHandler取消延时消息。如果启动service 和调用service 的 onCreate() 非常耗时就会抛出anr异常。

Android 主线程到底是什么、如何抛出ANR

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1.Android 主线程是在哪里创建的？

2.在android开发中为什么子线程不能更新UI界面？

3.直接创建的Handler接收到的消息是运行在那个线程中的？

4.android 主线程是如何捕获ANR异常的？

Android 主线程到底是什么、如何抛出ANR