Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死？

作者：Gityuan
链接：https://www.zhihu.com/question/34652589/answer/90344494
来源：知乎
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要完全彻底理解这个问题，需要准备以下4方面的知识：

• Process/Thread，

• Android Binder IPC，

• Handler/Looper/MessageQueue消息机制，

• Linux pipe/epoll机制。

总结一下楼主主要有3个疑惑：
1.Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死？
2.没看见哪里有相关代码为这个死循环准备了一个新线程去运转？
3.Activity的生命周期这些方法这些都是在主线程里执行的吧，那这些生命周期方法是怎么实现在死循环体外能够执行起来的？--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

针对这些疑惑：
(1) Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死？
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。有了这么准备，再说说死循环问题：对于线程既然是一段可执行的代码，当可执行代码执行完成后，线程生命周期便该终止了，线程退出。而对于主线程，我们是绝不希望会被运行一段时间，自己就退出，那么如何保证能一直存活呢？简单做法就是可执行代码是能一直执行下去的，死循环便能保证不会被退出，例如，binder线程也是采用死循环的方法，通过循环方式不同与Binder驱动进行读写操作，当然并非简单地死循环，无消息时会休眠。但这里可能又引发了另一个问题，既然是死循环又如何去处理其他事务呢？通过创建新线程的方式。真正会卡死主线程的操作是在回调方法onCreate/onStart/onResume等操作时间过长，会导致掉帧，甚至发生ANR，looper.loop本身不会导致应用卡死。

(2) 没看见哪里有相关代码为这个死循环准备了一个新线程去运转？
事实上，会在进入死循环之前便创建了新binder线程，在代码ActivityThread.main()中：public static void main(String[] args) {
…

    //创建Looper和MessageQueue对象，用于处理主线程的消息
    Looper.prepareMainLooper();

    //创建ActivityThread对象
    ActivityThread thread = new ActivityThread(); 

    //建立Binder通道 (创建新线程)
    thread.attach(false);

    Looper.loop(); //消息循环运行
    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

thread.attach(false)；便会创建一个Binder线程（具体是指ApplicationThread，Binder的服务端，用于接收系统服务AMS发送来的事件），该Binder线程通过Handler将Message发送给主线程，具体过程可查看 startService流程分析，这里不展开说，简单说Binder用于进程间通信，采用C/S架构。关于binder感兴趣的朋友，可查看我回答的另一个知乎问题：为什么Android要采用Binder作为IPC机制？ - Gityuan的回答另外，ActivityThread实际上并非线程，不像HandlerThread类，ActivityThread并没有真正继承Thread类，只是往往运行在主线程，该人以线程的感觉，其实承载ActivityThread的主线程就是由Zygote fork而创建的进程。主线程的死循环一直运行是不是特别消耗CPU资源呢？ 其实不然，这里就涉及到Linux pipe/epoll机制，简单说就是在主线程的MessageQueue没有消息时，便阻塞在loop的queue.next()中的nativePollOnce()方法里，详情见Android消息机制1-Handler(Java层)，此时主线程会释放CPU资源进入休眠状态，直到下个消息到达或者有事务发生，通过往pipe管道写端写入数据来唤醒主线程工作。这里采用的epoll机制，是一种IO多路复用机制，可以同时监控多个描述符，当某个描述符就绪(读或写就绪)，则立刻通知相应程序进行读或写操作，本质同步I/O，即读写是阻塞的。 所以说，主线程大多数时候都是处于休眠状态，并不会消耗大量CPU资源。(3) Activity的生命周期是怎么实现在死循环体外能够执行起来的？ActivityThread的内部类H继承于Handler，通过handler消息机制，简单说Handler机制用于同一个进程的线程间通信。Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop，当收到不同Message时则采用相应措施：在H.handleMessage(msg)方法中，根据接收到不同的msg，执行相应的生命周期。 比如收到msg=H.LAUNCH_ACTIVITY，则调用ActivityThread.handleLaunchActivity()方法，最终会通过反射机制，创建Activity实例，然后再执行Activity.onCreate()等方法； 再比如收到msg=H.PAUSE_ACTIVITY，则调用ActivityThread.handlePauseActivity()方法，最终会执行Activity.onPause()等方法。 上述过程，我只挑核心逻辑讲，真正该过程远比这复杂。主线程的消息又是哪来的呢？当然是App进程中的其他线程通过Handler发送给主线程，请看接下来的内容：

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最后，从进程与线程间通信的角度，通过一张图加深大家对App运行过程的理解：

system_server进程是系统进程，java framework框架的核心载体，里面运行了大量的系统服务，比如这里提供ApplicationThreadProxy（简称ATP），ActivityManagerService（简称AMS），这个两个服务都运行在system_server进程的不同线程中，由于ATP和AMS都是基于IBinder接口，都是binder线程，binder线程的创建与销毁都是由binder驱动来决定的。

App进程则是我们常说的应用程序，主线程主要负责Activity/Service等组件的生命周期以及UI相关操作都运行在这个线程； 另外，每个App进程中至少会有两个binder线程 ApplicationThread(简称AT)和ActivityManagerProxy（简称AMP），除了图中画的线程，其中还有很多线程，比如signal catcher线程等，这里就不一一列举。

Binder用于不同进程之间通信，由一个进程的Binder客户端向另一个进程的服务端发送事务，比如图中线程2向线程4发送事务；而handler用于同一个进程中不同线程的通信，比如图中线程4向主线程发送消息。

结合图说说Activity生命周期，比如暂停Activity，流程如下：

（1）线程1的AMS中调用线程2的ATP；（由于同一个进程的线程间资源共享，可以相互直接调用，但需要注意多线程并发问题）
（2）线程2通过binder传输到App进程的线程4；
（3）线程4通过handler消息机制，将暂停Activity的消息发送给主线程；
（4）主线程在looper.loop()中循环遍历消息，当收到暂停Activity的消息时，便将消息分发给ActivityThread.H.handleMessage()方法，再经过方法的调用，最后便会调用到Activity.onPause()，当onPause()处理完后，继续循环loop下去。