Android子线程真的不能更新UI么

Android单线程模型是这样描述的:

如果在其它线程访问UI线程,Android提供了以下的方式:

为什么呢?在子线程中就不能操作UI么?

当一个程序第一次启动的时候,Android会同时启动一个对应的主线程,这个主线程就是UI线程,也就是ActivityThread。UI线程主要负责处理与UI相关的事件,如用户的按键点击、用户触摸屏幕以及屏幕绘图等。系统不会为每个组件单独创建一个线程,在同一个进程里的UI组件都会在UI线程里实例化,系统对每一个组件的调用都从UI线程分发出去。所以,响应系统回调的方法永远都是在UI线程里运行,如响应用户动作的onKeyDown()的回调。

那为什么选择一个主线程干这些活呢?换个说法,Android为什么使用单线程模型,它有什么好处?

先让我们看下单线程化的事件队列模型是怎么定义的:

这看起来就是Android的消息队列、Looper和Handler嘛。类似知识请参考:深入理解Message, MessageQueue, Handler和Looper

其实现代GUI框架就是使用了类似这样的模型:模型创建一个专门的线程,事件派发线程来处理GUI事件。单线程化也不单单存在Android中,Qt、XWindows等都是单线程化。当然,也有人试图用多线程的GUI,最终由于竞争条件和死锁导致的稳定性问题等,又回到单线程化的事件队列模型老路上来。单线程化的GUI框架通过限制来达到线程安全:所有GUI中的对象,包括可视组件和数据模型,都只能被事件线程访问。

这就解释了Android为什么使用单线程模型。

那Android的UI操作并不是线程安全的又是怎么回事?

Android实现View更新有两组方法,分别是invalidate和postInvalidate。前者在UI线程中使用,后者在非UI线程中使用。换句话说,Android的UI操作不是线程安全可以表述为invalidate在子线程中调用会导致线程不安全。作一个假设,现在我用invalidate在子线程中刷新界面,同时UI线程也在用invalidate刷新界面,这样会不会导致界面的刷新不能同步?既然刷新不同步,那么invalidate就不能在子线程中使用。这就是invalidate不能在子线程中使用的原因。

postInvalidate可以在子线程中使用,它是怎么做到的?

看看源码是怎么实现的:

说到底还是通过Handler的sendMessageDelayed啊,还是逃不过消息队列,最终还是交给UI线程处理。所以View的更新只能由UI线程处理。

如果我非要在子线程中更新UI,那会出现什么情况呢?

抛了一个CalledFromWrongThreadException异常。

相信很多人遇到这个异常后,就会通过前面的四种方式中的其中一种解决:

说到底还没触发到根本,为什么会出现这个异常呢?这个异常在哪里抛出来的呢?

该代码出自 framework/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java

再看下ViewRootImpl的构造函数,mThread就是在这初始化的:

再研究一下这个CalledFromWrongThreadException异常的堆栈,会发现最后到了invalidateChild和invalidateChildInParent方法中:

最终通过checkThread形成了这个异常。说到底,非UI线程是可以刷新UI的呀,前提是它要拥有自己的ViewRoot。如果想直接创建ViewRoot实例,你会发现找不到这个类。那怎么做呢?通过WindowManager。

就是通过windowManager.addView创建了ViewRoot,WindowManagerImpl.java中的addView方法:

mGlobal是一个WindowManagerGlobal实例,代码在 frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerGlobal.java中,具体实现如下:

所以,非UI线程能更新UI,只要它有自己的ViewRoot。

延伸一下:Android Activity本身是在什么时候创建ViewRoot的呢?

既然是单线程模型,就要先找到这个UI线程实现类ActivityThread,看里面哪里addView了。没错,是在onResume里面,对应ActivityThread就是handleResumeActivity这个方法:

所以,如果在onCreate中通过子线程直接更新UI,并不会抛CalledFromWrongThreadException异常。但是一般情况下,我们不会在onCreate中做这样的事情。

这就是Android为我们设计的单线程模型,核心就是一句话:Android UI操作并不是线程安全的,并且这些操作必须在UI线程执行。但这一句话背后,却隐藏着我们平时看不见的代码实现,只有搞懂这些,我们才能知其然知其所以然。

参考:Android子线程在没有ViewRoot的情况下能刷新UI吗?

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