AndroidHandler机制MessageQueue如何处理消息

似乎不需要太关注这个问题，但又不是很放心，索性再看下 MessageQueue.next() 的源码，了解一下这个 nativePollOnce() 究竟是干嘛的，查了一番，大概是这样：

Java层和Native层其实各有一个MessageQueue，Java层的MessageQueue实际上是从Native层去获取其中的消息。而next方法显然就是用于获取下一条消息的，其中主要通过nativePollOnce从native层的MessageQueue中获取，并且该方法会阻塞线程，如果获取不到消息（比如消息队列中是空的），就一直阻塞，直到获取到消息为止。

可还是没有确切的证据证明这个异常信息不会导致ANR。只知道在系统的 traces.txt 中，有无数条 nativePollOnce 的异常信息，淘宝、微信等等各大应用都有，可平时使用时很少遇到真的崩溃的情况。

后来发现，使用Android Studio开发时，debug模式下的 Thread Dump ，其dump的thread信息中，居然能看到一些 nativePollOnce 的异常堆栈，发现以下几个点：

• main Thread , LeakCanary-Heap-Dump thread 等都有报出该问题，但我的应用运行很正常
• 所有报了 nativePollOnce 的线程，都处于 runnable 状态

似乎很大程度上可以证明前面 stackoverflow 上说的没错。

本次调查的结论

nativePollOnce 确实没有导致ANR，也不会过度消耗cpu cycle，它只是说明当前handlerthread中没有需要处理的message，线程在等待下一条message的到来，之所以会收集到这种异常堆栈，可能是系统错误的认为这个等待时间过长，将其列入了ANR。

还有一个推测，以前调查过一个线上日志报的 listFiles() 采集到navite层crash的问题，非utf-8编码的文件名，会导致listFiles在native层崩溃，本地也确实复现了该问题，调查后确定，这个问题只会在 Manifest文件 中 Application 下的 debuggable=true 时发生，当其值为 false 时，不会crash，只是 listFiles() 接口返回的那个有问题的文件名不一定能准确识别出来，我想Google做这种机制的目的在于，开发时通过crash提示开发者有非utf-8的文件名存在，你应该检查是否代码有bug，或者考虑出现这种异常文件名是否正常，如果你认为你的业务需求需要对应这种case，并且你能接受api返回的结果中无法准确识别完整的文件名，那么当你的应用上线后（debuggable=false），系统不会上报该异常。

虽然IDE在出release版本的apk时，会强制将 debuggable 设置为true，但有些应用的发包流程可能使用的脚本编译打包，有可能忘记将开发模式下的 true 改为 false ，我解包看了一些线上的应用，发现有不少应用就是设的 true 。

所以猜测这个 nativePollOnce 的异常同样只会在 debuggable=true 时统计到，但我没有这种环境做验证，来采集线上日志，所以，如果你的应用，采集到线上日志有 nativePollOnce 的异常，又想要解决的话，可以先确认一下你们的线上应用是否设置了 debuggable=true ，如果是的话，可以优化出包流程，将其改为 false ，然后再统计一波线上日志，看还会不会收到 nativePollOnce 的异常，如果有人验证过了，也请告知我一下结果，我也想知道这个推测到底对不对，不胜感激。

Android的消息处理机制主要分为四个部分：

• 创建消息队列
• 消息循环
• 消息发送
• 消息处理

主要涉及三个类：

• MessageQueue
• Looper
• Handler

整个创建过程涉及到两个类：MessageQueue 和 Looper。它们在C++层有两个对应的类：NativeMessageQueue 和 Looper。其关系如下图所示：

      +------------+     +------+
      |MessageQueue+----^+Looper|
      +-----+------+     +------+
            |                    
            |                    
            |                    
+-----------+------+     +------+
|NativeMessageQueue+^----+Looper|
+------------------+     +------+

    A----^B表示B中保存A的引用

创建过程如下所示：

1. Looper的prepare或者prepareMainLooper静态方法被调用，将一个Looper对象保存在ThreadLocal里面。
2. Looper对象的初始化方法里，首先会新建一个MessageQueue对象。
3. MessageQueue对象的初始化方法通过JNI初始化C++层的NativeMessageQueue对象。
4. NativeMessageQueue对象在创建过程中，会初始化一个C++层的Looper对象。
5. C++层的Looper对象在创建的过程中，会在内部创建一个管道（pipe），并将这个管道的读写fd都保存在mWakeReadPipeFd和mWakeWritePipeFd中。
   然后新建一个epoll实例，并将两个fd注册进去。
6. 利用epoll的机制，可以做到当管道没有消息时，线程睡眠在读端的fd上，当其他线程往管道写数据时，本线程便会被唤醒以进行消息处理。

#消息循环

          +------+    +------------+  +------------------+  +--------------+                    
          |Looper|    |MessageQueue|  |NativeMessageQueue|  |Looper(Native)|                    
          +--+---+    +------+-----+  +---------+--------+  +-------+------+                    
             |               |                  |                   |                           
             |               |                  |                   |                           
+-------------------------------------------------------------------------------+               
|[msg loop]  |   next()      |                  |                   |           |               
|            +------------>  |                  |                   |           |               
|            |               |                  |                   |           |               
|            |               |                  |                   |           |               
|            |               | nativePollOnce() |                   |           |               
|            |               |    pollOnce()    |                   |           |               
|            |               +----------------> |                   |           |               
|            |               |                  |                   |           |              
|            |               |                  |                   |           |               
|            |               |                  |                   |           |               
|            |               |                  |                   |           |               
|            |               |                  |     pollOnce()    |           |               
|            |               |                  +-----------------> |           |               
|            |               |                  |                   |           |               
|            |               |                  |                   | epoll_wait()              
|            |               |                  |                   +--------+  |               
|            |               |                  |                   |        |  |               
|            |               |                  |                   |        |  |               
|            |               |                  |                   | <------+  |               
|            |               |                  |                   | awoken()  |               
|            +               +                  +                   +           |               
|                                                                               |               
|                                                                               |               
+-------------------------------------------------------------------------------+               

1. 首先通过调用Looper的loop方法开始消息监听。loop方法里会调用MessageQueue的next方法。next方法会堵塞线程直到有消息到来为止。
2. next方法通过调用nativePollOnce方法来监听事件。next方法内部逻辑如下所示(简化)：
   • 进入死循环，以参数timout=0调用nativePollOnce方法。
   • 如果消息队列中有消息，nativePollOnce方法会将消息保存在mMessage成员中。nativePollOnce方法返回后立刻检查mMessage成员是否为空。
   • 如果mMessage不为空，那么检查它指定的运行时间。如果比当前时间要前，那么马上返回这个mMessage，否则设置timeout为两者之差，进入下一次循环。
   • 如果mMessage为空，那么设置timeout为-1，即下次循环nativePollOnce永久堵塞。
3. nativePollOnce方法内部利用epoll机制在之前建立的管道上等待数据写入。接收到数据后马上读取并返回结果。

          +-------+     +------------+   +------------------+   +--------------+                        
          |Handler|     |MessageQueue|   |NativeMessageQueue|   |Looper(Native)|                        
          +--+----+     +-----+------+   +---------+--------+   +-------+------+                        
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
sendMessage()|                |                    |                    |                               
+----------> |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |enqueueMessage()|                    |                    |                               
             +--------------> |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |  nativeWake()      |                    |                               
             |                |    wake()          |                    |                               
             |                +------------------> |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |    wake()          |                               
             |                |                    +------------------> |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |write(mWakeWritePipeFd, "W", 1)
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             |                |                    |                    |                               
             +                +                    +                    +                               

消息发送过程主要由 Handler 对象来驱动。

1. Handler对象在创建时会保存当前线程的looper和MessageQueue，如果传入Callback的话也会保存起来。
2. 用户调用handler对象的sendMessage方法，传入msg对象。handler通过调用MessageQueue的enqueueMessage方法将消息压入MessageQueue。
3. enqueueMessage方法会将传入的消息对象根据触发时间（when）插入到message queue中。然后判断是否要唤醒等待中的队列。
   • 如果插在队列中间。说明该消息不需要马上处理，不需要由这个消息来唤醒队列。
   • 如果插在队列头部（或者when=0），则表明要马上处理这个消息。如果当前队列正在堵塞，则需要唤醒它进行处理。
4. 如果需要唤醒队列，则通过nativeWake方法，往前面提到的管道中写入一个"W"字符，令nativePollOnce方法返回。

         +------+       +-------+                                                                   
         |Looper|       |Handler|                                                                   
         +--+---+       +---+---+                                                                   
            |               |                                                                       
            |               |                                                                       
loop()      |               |                                                                       
[after next()]              |                                                                       
+---------> |               |                                                                       
            |               |                                                                       
            |dispatchMessage()                                                                      
            +-------------> |                                                                       
            |               |                                                                       
            |               |                                                                       
            |               | handleMessage()                                                       
            |               +-------+                                                               
            |               |       |                                                               
            |               |       |                                                               
            |               | <-----+                                                               
            |               |   (callback or subclass)                                              
            |               |                                                                       
            +               +                                                                       

Looper对象的loop方法里面的queue.next方法如果返回了message，那么handler的dispatchMessage会被调用。

• 如果新建Handler的时候传入了callback实例，那么callback的handleMessage方法会被调用。
• 如果是通过post方法向handler传入runnable对象的，那么runnable对象的run方法会被调用。
• 其他情况下，handler方法的handleMessage会被调用。