首先提出几个问题，如果对以下几个问题都有深刻的了解，那么就不再建议看本文，直接略过
- 1.我们常说的主线程指的是啥？
- 2.Looper.getMainLooper()获取到的Looper是什么时候创建的？
- 3.Looper是怎么处理消息的？怎么处理多个地方发送的Message先后顺序？
- 4.MessageQueue在没有消息的处理时候是否会占用CPU？
- 5.IdleHandler是什么原理，什么时候处理消息？
1.我们常说的主线程指的是啥？
程序启动后就执行的那个线程称为主线程（primary thread），主线程有两个特点，第一，它必须负责 GUI（Graphic User Interface）程序中的主消息循环。第二，这一线程的结束（不论是因为返回或因为调用了 ExitThread()）会使得程序中的所有线程都被强迫结束，程序也因此而结束。其他线程没有机会做清理工作。
那么，主线程是啥时候启动的呢？
我们都知道，手机启动后，进入Launcher程序，里面会显示各种应用入口，当我们点击手机应用列表的图标后，应用就会启动，所以这里必然会有主线程的启动。
Luancher本身就是系统的一个app，有兴趣的可以看一下源码，这里就不做具体研究，非本文内容。既然Luancher也是一个应用，那从它那里点击应用列表中的图标后做了什么？这里就直接贴出onClick的代码（省略大部分代码）
public void onClick(View v) {
.....
Object tag = v.getTag();
if (tag instanceof ShortcutInfo) {
final Intent intent = ((ShortcutInfo) tag).intent;
int[] pos = new int[2];
v.getLocationOnScreen(pos);
intent.setSourceBounds(new Rect(pos[0], pos[1],
pos[0] + v.getWidth(), pos[1] + v.getHeight()));
boolean success = startActivitySafely(intent, tag);
....
} else if (tag instanceof FolderInfo) {
....
} else if (v == mAllAppsButton) {
.....
}
}
boolean startActivitySafely(Intent intent, Object tag) {
intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); //注意这里的标志 是新的task
try {
startActivity(intent);
return true;
} catch (ActivityNotFoundException e) {
....
} catch (SecurityException e) {
......
}
return false;
}
这里做了一个操作，就是用一个设置了Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK标志的intent，调用了startActivity()。有没有熟悉的感觉？没错，Launcher内部启动应用也是通过startActivity()，至于startActivity()怎么处理的，网上一搜一大把的activity启动流程，如果不太熟悉的，可以去研究一下。
startActivity()方法会执行到ActivityStackSupervisor.resumeTopActivityUncheckedLocked()
void startSpecificActivityLocked(ActivityRecord r,
boolean andResume, boolean checkConfig) {
// Is this activity's application already running?
ProcessRecord app = mService.getProcessRecordLocked(r.processName,
r.info.applicationInfo.uid, true);
if (app != null && app.thread != null) {
try {
...
realStartActivityLocked(r, app, andResume, checkConfig);
return;
} catch (RemoteException e) {
...
}
}
mService.startProcessLocked(r.processName, r.info.applicationInfo, true, 0,
"activity", r.intent.getComponent(), false, false, true);
}
在这里可以看到，如果app为空的话，会启动一个新的程序，这里可以继续看一下ActivityServiceManager. startProcessLocked()方法
private final boolean startProcessLocked(ProcessRecord app, String hostingType,
String hostingNameStr, boolean disableHiddenApiChecks, String abiOverride) {
...
try {
...
final String entryPoint = "android.app.ActivityThread";
return startProcessLocked(hostingType, hostingNameStr, entryPoint, app, uid, gids,
runtimeFlags, mountExternal, seInfo, requiredAbi, instructionSet, invokeWith,
startTime);
} catch (RuntimeException e) {
...
}
}
这里可以看到，通过startProcessLocked()传入的参数，其实就是ActivityThread，它由Process.start()调用到Zygote.start()方法，最后调用ZygoteProcess. zygoteSendArgsAndGetResult()方法，通过socket连接到Zygote进程后fork一个新的应用进程，这个新的进程会加载ActivityThread.java类，并执行它的main函数， 主角终于出现了，自此，主线程从main函数开始执行了。
到这里，我们已经知道第一个问题的答案了，那么，下面我们再找第二个问题的答案。
2.Looper.getMainLooper()获取到的Looper是什么时候创建的？
让我们先来看一下ActivityThread.main()方法的源码。
public static void main(String[] args) {
...
Looper.prepareMainLooper();
...
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
...
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
简单整理一下main函数中完成了哪些工作
1.Looper.prepareMainLooper();这里会创建了一个Looper对象和一个MessageQueue对象
2.thread.attach(false);这里向MessageQueue队列中加入了一个Message,这个Message的what为H.BIND_APPLICATION
到这里，我想大家应该已经知道第二个问题的答案了，但我们还需要再深入解剖一下，这里就到了Looper.java中。
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
}
public static Looper getMainLooper() {
synchronized (Looper.class) {
return sMainLooper;
}
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
可以看到，在Looper. prepareMainLooper()中，对mainLooper进行了创建，也就是说，通过Looper .getMainLooper()方法获取到的looper，是在程序创建时，由ActivityThread.main()方法调用生成的。
3.Looper是怎么处理消息的？怎么处理多个地方发送的Message先后顺序？
再回过头看一下ActivityThread.main()方法，可以看到，最后执行了一个Looper.loop();，并且在这个方法执行完后，直接抛出了一个异常，我们知道，程序中抛出的异常如果没有被处理的话，程序是会GG的，这里这么做的话，肯定是不会想程序直接就崩了，也就是说这个Looper.loop()里应该就是一个死循环，正常情况下就不会抛出异常了。
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);
...
} finally {
...
}
...
msg.recycleUnchecked();
}
}
从上面的源码片段可以看出，这里果然有一个死循环，通过MessageQueue.next()取出message，再发交给Hanlder处理，这里的msg.target就是一个handler对象。
我们使用Hander发送消息比较简单，比如“任性”地使用：new Handler().sendMessage(new Message());，这样的一行代码，它实际上经过了如下几个处理：
1.实例化一个Handler，调用Handler的
sendMessage()发送Message
2.sendMessage()实际调用的是sendMessageDelayed()，通过这个方法设置Message处理的时间when（有delay的用当前时间加delay，否则直接设置当前时间）
3.最终调用的是sendMessageAtTime()，在这个方法会给message.target赋值，并把消息添加到MessageQueue中
public Handler(Callback callback, boolean async) {
...
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread " + Thread.currentThread()
+ " that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
...
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
至此，再简单梳理一下整体的流程：
1.startActivity在启动新程序时，会fork一个新的进程，然后会调用ActivityThread.main方法
2.通过Activity.main方法，初始化mianLooper，并进入Looper.loop()方法一直循环，调用MessageQueue.next获取到message，并发送给handler处理
3.通过主线程中实例化的handler的sendXXX或postXXX，最终把Messsage添加到MessageQueue中
我们知道，很多地方都能调用Handler发送消息，不同时间点发送的消息，它是怎么处理这个消息先顺序的呢？
我们再来看一下消息加入时怎么处理，通上前面的分析，我们知道handler发送消息最终调用的是MessageQueue.enqueueMessage()方法，在这个方法中，通过传入的when和mMessages进行判断，若mMessages不为空并且when<mMessage.when，则直接把传入的msg插入到第一个，否则通过mMessage循环整个链表，找到第一个时间点大于when的message，并把传入的msg插入到这个message前面，先来看一下源码实现。
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// Inserted within the middle of the queue. Usually we don't have to wake
// up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
// and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
分析到了这里，我们发面，在MessgeQueue里保存的是一个以mMessages为队首，按when时间点排序的message链表，每次通过handler发送的msg，都会以when判断插入到合适的位置。
那我们再回到Looper.loop()方法，前面我们知道，这个方法里有个循环在一直调用MessageQueue.next()获取msg，并给msg.target的handler实例处理，这里再来研究一下MessageQueue.next()方法，这个方法也不复杂，这里我们先上一个简化版本的源码。
Message next() {
...
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
for (;;) {
...
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
...
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
...
if (msg != null) {
if (now < msg.when) {
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
...
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
...
}
...
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
从这里可以看到，它每次取的就是mMessages，通过when判断是否大于当前时间，大于当前时间则return给Looper.loop()处理，否则通过与当前时间差计算出nextPollTimeoutMillis，在下次循环时，调用nativePollOnce()会阻塞，如果有超时时间，在超时后，再次来处理这个mMessages（这时这个mMessages可能已经变了，比如又调用了handler.sendXXX通过queueMessage修改了这个值）。
也就是说，通过enqueueMessage()按when时间顺序添加到队列中，再由next()方法取出第一个进行处理，保证了Message按when时间点节的先后顺序进行处理。
4.MessageQueue在没有消息的处理时候是否会占用CPU？
这里再来讨论一下nativePollOnce()，这个方法是底层c++实现，有两个参数，一个是mPtr，它其实就是native层的进程号，在构造函数中通过mPtr = nativeInit();赋值，其实看android源码中会发现有很多这样的操作，后续会用这个进程号做参数处理相关逻辑。
这个方法还有一个参数是nextPollTimeoutMillis，第一次进循环时，它等于0也就是不阻塞，所以直接就通过了，但如果后面获取到的message.when还未到时间，则会计算出nextPollTimeoutMillis，再次循环运行到它的时候，会阻塞nextPollTimeoutMillis，等超时后再直接处理mMesaages，我们还可以看到，如果mMessages为空时，会传入-1一直阻塞下去。
这里有就有一个疑问，如果调用nativePollOnce()在阻塞过程中，它有唤醒的逻辑吗？我们再回去看看enqueueMessage()方法，可以看到最后添加消息后，会调用nativeWake(mPtr);，向文件描述符写入1，唤醒nativePollOnce()，让next()方法做后续处理。
分析到了这里，第四个问题的答案也有了，虽然Looper.loop()方法在循环调用MessageQueue.next()获取msg，next()方法中又有一个循环，获取到队列头，如果未到达运行时间，或是队列头为空，就会调用nativePollOnce()阻塞线程，释放CPU竞争，所以可以说它在没有消息处理时，是不占用CPU资源的。
5.IdleHandler是什么原理，什么时候处理消息？
先弄明白一些基本概念，什么是 IdleHandler？有什么用？怎么用？
IdleHandler 可以用来提升性能，主要用在我们希望能够在当前线程消息队列空闲时做些事情（譬如 UI 线程在显示完成后，如果线程空闲我们就可以提前准备其他内容）的情况下，不过最好不要做耗时操作。具体用法如下。
//getMainLooper().myQueue()或者Looper.myQueue()
Looper.myQueue().addIdleHandler(new IdleHandler() {
@Override
public boolean queueIdle() {
//你要处理的事情
return false;
}
});
这里再来看一下addIdleHandler的源码，从这里我们可以得到两点：
1.添加是线程安全的
2.通过查找可以得知mIdleHandlers是一个ArrayList，因此这个接口是可以重复添加的，不必担心被替换问题
public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
if (handler == null) {
throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler");
}
synchronized (this) {
mIdleHandlers.add(handler);
}
}
那么mIdleHandlers在哪里使用呢？这里再上一个简化版的next()方法。
Message next() {
...
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
for (;;) {
...
synchronized (this) {
...
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;
...
}
}
在这里可以看出，next的循环中，如果mMessage为空，或是mMessage.when时间未到时，会循环获取mIdleHanders，挨个执行idler.queueIdle();，也就是说，如果当前没有message需要处理，就调用IdleHandler.queueIdle()方法，这也是IdleHandler为什么能在空闲时做相关处理的原因。
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