你知道Thread线程是如何运作的吗？

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文章目录

1. 背景介绍
2. 从Thread的创建流程开始
   1. 线程创建的起始点init()
   2. 第二个init2()
3. 启动线程，开车啦！
4. 黑实验
5. 几个常见的线程手段(操作)
   1. Thread.sleep()那不可告人的秘密
   2. Thread.yield()究竟隐藏了什么？
   3. 无处不在的wait()究竟是什么？
6. 扒一扒Looper、Handler、MessageQueue之间的爱恨情仇
   1. 从Looper.prepare()开始
   2. 创建Handler
   3. Looper.loop()
   4. 幕后黑手MessageQueue
   5. Handler究竟对Message做了什么？
   6. 另一个疑问？
7. 总结

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背景介绍

我们在Android开发过程中，几乎都离不开线程。但是你对线程的了解有多少呢？它完美运行的背后，究竟隐藏了多少不为人知的秘密呢？线程间互通暗语，传递信息究竟是如何做到的呢？Looper、Handler、MessageQueue究竟在这背后进行了怎样的运作。本期，让我们一起从Thread开始，逐步探寻这个完美的线程链背后的秘密。

注意，大部分分析在代码中，所以请仔细关注代码哦！

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从Thread的创建流程开始

在这一个环节，我们将一起一步步的分析Thread的创建流程。 话不多说，直接代码里看。

线程创建的起始点init()

第二个init2()

至此，我们的Thread就初始化完成了，Thread的几个重要成员变量都赋值了。

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启动线程，开车啦！

通常，我们这样了启动一条线程。

那么start()背后究竟隐藏着什么样不可告人的秘密呢？是人性的扭曲？还是道德的沦丧？让我们一起点进start()。探寻start()背后的秘密。

好把，最精华的函数是native的，先当黑盒处理吧。只要知道它能够调用到Thread实例的run()方法就行了。那我们再看看run()方法到底干了什么神奇的事呢？

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黑实验

上面的实验表明了，我们完全可以用Thread来作为Runnable。

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几个常见的线程手段(操作)

Thread.sleep()那不可告人的秘密

我们平时使用Thread.sleep()的频率也比较高，所以我们在一起研究研究Thread.sleep()被调用的时候发生了什么。

在开始之前，先介绍一个概念——纳秒。1纳秒=十亿分之一秒。可见用它计时将会非常的精准。但是由于设备限制，这个值有时候并不是那么准确，但还是比毫秒的控制粒度小很多。

通过上面的分析可以知道，使线程休眠的核心方法就是一个Native函数sleep(lock, millis, nanos)，并且它休眠的时常是不确定的。因此，Thread.sleep()方法使用了一个循环，每次检查休眠时长是否满足需求。

同时，需要注意一点，如果线程的interruted状态在调用sleep()方法时被设置为true，那么在开始休眠循环前会抛出InterruptedException异常。

Thread.yield()究竟隐藏了什么？

这个方法是Native的。调用这个方法可以提示cpu，当前线程将放弃目前cpu的使用权，和其它线程重新一起争夺新的cpu使用权限。当前线程可能再次获得执行，也可能没获得。就酱。

无处不在的wait()究竟是什么？

大家一定经常见到，不论是哪一个对象的实例，都会在最下面出现几个名为wait()的方法。等待？它们究竟是怎样的一种存在，让我们一起点击去看看。

哎哟我去，都是Native函数啊。

那就看看文档它到底是什么吧。

根据文档的描述，wait()配合notify()和notifyAll()能够实现线程间通讯，即同步。在线程中调用wait()必须在同步代码块中调用，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。因为wait()函数需要释放相应对象的锁。当线程执行到wait()时，对象会把当前线程放入自己的线程池中，并且释放锁，然后阻塞在这个地方。直到该对象调用了notify()或者notifyAll()后，该线程才能重新获得，或者有可能获得对象的锁，然后继续执行后面的语句。

呃。。。好吧，在说明一下notify()和notifyAll()的区别。

• notify() 调用notify()后，对象会从自己的线程池中(也就是对该对象调用了wait()函数的线程)随机挑选一条线程去唤醒它。也就是一次只能唤醒一条线程。如果在多线程情况下，只调用一次notify()，那么只有一条线程能被唤醒，其它线程会一直在
• notifyAll() 调用notifyAll()后，对象会唤醒自己的线程池中的所有线程，然后这些线程就会一起抢夺对象的锁。

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Looper、Handler、MessageQueue

我们可能过去都写过形如这样的代码：

很多同学知道，在线程中使用Handler时(除了Android主线程)必须把它放在Looper.prepare()和Looper.loop()之间。否则会抛出RuntimeException异常。但是为什么要这么做呢？下面我们一起来扒一扒这其中的内幕。

从Looper.prepare()开始

当Looper.prepare()被调用时，发生了什么？

经过上面的分析，我们已经知道Looper.prepare()调用之后发生了什么。

但是问题来了！sThreadLocal是个静态的ThreadLocal<Looper> 实例(在Android中ThreadLocal的范型固定为Looper)。就是说，当前进程中的所有线程都共享这一个ThreadLocal<Looper>。那么，Looper.prepare()既然是个静态方法，Looper是如何确定现在应该和哪一个线程建立绑定关系的呢？我们接着往里扒。

来看看ThreadLocal的get()、set()方法。

创建Handler

Handler可以用来实现线程间的通行。在Android中我们在子线程作完数据处理工作时，就常常需要通过Handler来通知主线程更新UI。平时我们都使用new Handler()来在一个线程中创建Handler实例，但是它是如何知道自己应该处理那个线程的任务呢。下面就一起扒一扒Handler。

Looper.loop()

我们都知道，在Handler创建之后，还需要调用一下Looper.loop()，不然发送消息到Handler没有用！接下来，扒一扒Looper究竟有什么样的魔力，能够把消息准确的送到Handler中处理。

从上面的分析可以知道，当调用了Looper.loop()之后，线程就就会被一个for(;;)死循环阻塞，每次等待MessageQueue的next()方法取出一条Message才开始往下继续执行。然后通过Message获取到相应的Handler (就是target成员变量)，Handler再通过dispatchMessage()方法，把Message派发到handleMessage()中处理。

这里需要注意，当线程loop起来是时，线程就一直在循环中。就是说Looper.loop()后面的代码就不能被执行了。想要执行，需要先退出loop。

现在又产生一个疑问，MessageQueue的next()方法是如何阻塞住线程的呢？接下来，扒一扒这个幕后黑手MessageQueue。

幕后黑手MessageQueue

MessageQueue是一个用单链的数据结构来维护消息列表。

可以看到。MessageQueue在取消息(调用next())时，会进入一个死循环，直到取出一条Message返回。这就是为什么Looper.loop()会在queue.next()处等待的原因。

那么，一条Message是如何添加到MessageQueue中呢？要弄明白最后的真相，我们需要调查一下mHandler.post()这个方法。

Handler究竟对Message做了什么？

Handler的post()系列方法，最终调用的都是下面这个方法：

接下来就看看MessageQueue的enqueueMessage()作了什么。

至此，我们已经揭露了Looper、Handler、MessageQueue隐藏的秘密。

另一个疑问？

也许你已经注意到在主线程中可以直接使用Handler，而不需要Looper.prepare()和Looper.loop()。为什么可以做到这样呢？根据之前的分析可以知道，主线程中必然存在Looper.prepare()和Looper.loop()。既然如此，为什么主线程没有被loop()阻塞呢？看一下ActivityThread来弄清楚到底是怎么回事。

注意ActivityThread并没有继承Thread，它的Handler是继承Handler的私有内部类H.class。在H.class的handleMessage()中，它接受并执行主线程中的各种生命周期状态消息。UI的16ms的绘制也是通过Handler来实现的。也就是说，主线程中的所有操作都是在Looper.prepareMainLooper()和Looper.loop()之间进行的。进一步说是在主Handler中进行的。

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总结

1. Android中Thread在创建时进行初始化，会使用当前线程作为父线程，并继承它的一些配置。
2. Thread初始化时会被添加到指定/父线程的ThreadGroup中进行管理。
3. Thread正真启动是一个native函数完成的。
4. 在Android的线程间通信中，需要先创建Looper，就是调用Looper.prepare()。这个过程中会自动依赖当前Thread，并且创建MessageQueue。经过上一步，就可以创建Handler了，默认情况下，Handler会自动依赖当前线程的Looper，从而依赖相应的MessageQueue，也就知道该把消息放在哪个地方了。MessageQueue通过Message.next实现了一个单链表结构来缓存Message。消息需要送达Handler处理，还必须调用Looper.loop()启动线程的消息泵送循环。loop()内部是无限循环，阻塞在MessageQueue的next()方法上，因为next()方法内部也是一个无限循环，直到成功从链表中抽取一条消息返回为止。然后，在loop()方法中继续进行处理，主要就是把消息派送到目标Handler中。接着进入下一次循环，等待下一条消息。由于这个机制，线程就相当于阻塞在loop()这了。

经过上面的揭露，我们已经对线程及其相互之间通讯的秘密有所了解。掌握了这些以后，相信在以后的开发过程中我们可以思路清晰的进行线程的使用，并且能够吸收Android在设计过程中的精华思想。

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