Android多线程之（一）View.post()源码分析——在子线程中更新UI
提起View.post()，相信不少童鞋一点都不陌生，它用得最多的有两个功能，使用简便而且实用：
1）在子线程中更新UI。从子线程中切换到主线程更新UI，不需要额外new一个Handler实例来实现。
2）获取View的宽高等属性值。在Activity的onCreate()、onStart()、onResume()等方法中调用View.getWidth()等方法时会返回0，而通过post方法却可以解决这个问题。
本文将由从源码角度分析其原理，由于篇幅原因会分（上）、（下）两篇来进行讲解，本篇将分析第1）点。在阅读文本之前，希望读者是对Handler的Looper问题有一定了解的，如果不了解请先阅读【朝花夕拾】Handler篇。
本文的主要内容如下：
1、在子线程中使用View.post更新UI功能使用示例
一般我们通过使用View.post()实现在子线程中更新UI的示例大致如下：
1 private Button mStartBtn; 2 @Override 3 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 4 super.onCreate(savedInstanceState); 5 setContentView(R.layout.activity_intent_service); 6 mStartBtn = findViewById(R.id.start); 7 new Thread(new Runnable() { 8 @Override 9 public void run() { 10 mStartBtn.post(new Runnable() { 11 @Override 12 public void run() { 13 //处理一些耗时操作 14 mStartBtn.setText("end"); 15 } 16 }); 17 } 18 }).start(); 19 }
第7行开启了一个线程，第10行通过调用post方法，使得在第14行实现了修改自身UI界面的显示（当然，平时使用中不一定只能在onCreate中，这里仅举例而已）。
2、post源码分析
在上述例子中，mStartBtn是如何实现在子线程中通过post来更新UI的呢？我们进入post源码看看。
//====================View.java=================
1 /** 2 * <p>Causes the Runnable to be added to the message queue. 3 * The runnable will be run on the user interface thread.</p> 4 * ...... 5 */ 6 public boolean post(Runnable action) { 7 final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo; 8 if (attachInfo != null) { 9 return attachInfo.mHandler.post(action); //① 10 } 11 // Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run. 12 // Assume that the runnable will be successfully placed after attach. 13 getRunQueue().post(action); //② 14 return true; 15 }
第1~5行的注释说，该方法将Runnable添加到消息队列中，该Runnable将在UI线程运行。这就是该方法的作用，添加成功了就会返回true。
上述源码的执行逻辑，关键点在mAttachInfo是否为null，这会导致两种逻辑：
1）mAttachInfo != null，走代码①的逻辑。
2）mAttachInfo == null，走代码②的逻辑。
当前View尚未attach到Window时，整个View体系还没有加载完，mAttachInfo就会为null，表现在Activity中，就是onResume()方法还没有执行完。反之，mAttachInfo就不会为null。这部分内容会在下一篇文章中详细讲解，这里先知道这个结论。
（1）mAttachInfo != null的情况
对于第一种情况，当看到代码①时，应该会窃喜一下，因为看到了老熟人Handler，这就是Handler.post(Runnable)方法，我们再熟悉不过了。这里的Runnable会在哪个线程执行，取决于该Handler实例化时使用的哪个线程的Looper。我们继续跟踪mHandler是在哪里实例化的。
1 //=============View.AttachInfo=============== 2 /** 3 * A Handler supplied by a view's {@link android.view.ViewRootImpl}. This 4 * handler can be used to pump events in the UI events queue. 5 */ 6 final Handler mHandler; 7 AttachInfo(IWindowSession session, IWindow window, Display display, 8 ViewRootImpl viewRootImpl, Handler handler, Callbacks effectPlayer, 9 Context context) { 10 ...... 11 mViewRootImpl = viewRootImpl; 12 mHandler = handler; 13 ...... 14 }
我们发现mHandler是在实例化AttachInfo时传入的，该实例就是前面post方法第7行的mAttachInfo。在View类中只有一处给它赋值的地方：
//===============View.java=============
1 void dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility) { 2 mAttachInfo = info; 3 ...... 4 }
现在的问题就变成了要追踪dispatchAttachedToWindow方法在哪里调用的，即从哪里把AttachInfo传进来的。这里我们先停住，看看第二种情况。
（2）mAttachInfo == null的情况
post源码中第11、12行，对代码②有说明：推迟Runnable，直到我们知道需要它在哪个线程中运行。代码②处，看看getRunQueue()的源码：
1 //=============View.java============ 2 /** 3 * Queue of pending runnables. Used to postpone calls to post() until this 4 * view is attached and has a handler. 5 */ 6 private HandlerActionQueue mRunQueue; 7 /** 8 * Returns the queue of runnable for this view. 9 * ...... 10 */ 11 private HandlerActionQueue getRunQueue() { 12 if (mRunQueue == null) { 13 mRunQueue = new HandlerActionQueue(); 14 } 15 return mRunQueue; 16 }
getRunQueue()是一个单例模式，返回HandlerActionQueue实例mRunQueue。mRunQueue，顾名思义，表示该view的HandlerAction队列，下面会讲到，HandlerAction就是对Runnable的封装，所以实际就是一个Runnable的队列。注释中也提到，它用于推迟post的调用，直到该view被附着到Window并且拥有了一个handler。
HandlerActionQueue的关键代码如下：
1 //============HandlerActionQueue ======== 2 /** 3 * Class used to enqueue pending work from Views when no Handler is attached. 4 * ...... 5 */ 6 public class HandlerActionQueue { 7 private HandlerAction[] mActions; 8 private int mCount; 9 10 public void post(Runnable action) { 11 postDelayed(action, 0); 12 } 13 14 public void postDelayed(Runnable action, long delayMillis) { 15 final HandlerAction handlerAction = new HandlerAction(action, delayMillis); 16 17 synchronized (this) { 18 if (mActions == null) { 19 mActions = new HandlerAction[4]; 20 } 21 mActions = GrowingArrayUtils.append(mActions, mCount, handlerAction); 22 mCount++; 23 } 24 } 25 ...... 26 public void executeActions(Handler handler) { 27 synchronized (this) { 28 final HandlerAction[] actions = mActions; 29 for (int i = 0, count = mCount; i < count; i++) { 30 final HandlerAction handlerAction = actions[i]; 31 handler.postDelayed(handlerAction.action, handlerAction.delay); 32 } 33 34 mActions = null; 35 mCount = 0; 36 } 37 } 38 ...... 39 private static class HandlerAction { 40 final Runnable action; 41 final long delay; 42 43 public HandlerAction(Runnable action, long delay) { 44 this.action = action; 45 this.delay = delay; 46 } 47 ...... 48 } 49 }
正如注释中所说，该类用于在当前view没有handler附属时，将来自View的挂起的作业（就是Runnable）加入到队列中。
当开始执行post()时，实际进入到了第14行的postDelay()中了。第15行中，将Runnable封装成了HandlerAction，在39行可以看到HandlerAction实际上就是对Runnable的封装。第21行作用就是将封装后的Runnable加入到了数组中，具体实现我们不深究了，知道其作用就行，而这个数组就是我们所说的队列。这个类中post调用逻辑还是比较简单的，就不啰嗦了。
代码②处执行的结果就是将post的参数Runnable action添加到View的全局变量mRunQueue中了，这样就将Runnable任务存储下来了。那么这些Runnable在什么时候开始执行呢？我们在View类中搜索一下会发现，mRunQueue的真正使用只有一处：
1 //===========View.java============ 2 void dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility) { 3 ...... 4 // Transfer all pending runnables. 5 if (mRunQueue != null) { 6 mRunQueue.executeActions(info.mHandler); 7 mRunQueue = null; 8 } 9 ...... 10 onAttachedToWindow(); 11 ...... 12 }
这里我们又到dispatchAttachedToWindow()方法了，第一种情况也是到了这个方法就停下来了。我们看看第6行，传递的参数也是形参AttachInfo info的mHandler。进入到HandlerActionQueue类的executeActions可以看到，这个方法的作用就是通过传进来的Handler，来post掉mRunQueue中存储的所有Runnable，该方法中的逻辑就不多说了，比较简单。这些Runnable最终在哪个线程运行，就看这个Handler了。
到这里为止，两种情况就殊途同归了，最后落脚点都集中到了dispatchAttachedToWindow方法的AttachInfo参数的mHandler属性了。所以现在的任务就是找到哪里调用了这个方法，mHandler到底是使用的哪个线程的Looper。
3、dispatchAttachedToWindow方法的调用
要搞清这个方法的调用问题，对于部分童鞋来说可能会稍微有点复杂，所以这里单独用一小节来分析。当然，不想深入研究的童鞋，直接记住本节最后的结论也是可以的，不影响对post机制的理解。
这里需要对框架部分的代码进行全局搜索，所以需要准备一套系统框架部分的源码，以及源码阅读工具。笔者这里用的是Source Insight来查找的（不会使用童鞋可以学习一下，使用非常广的源码阅读工具，推荐阅读：【工利其器】必会工具之（一）Source Insight篇）。没有源码的童鞋，也可以直接在线查找，直接通过网站的形式来阅读源码（不知道如何操作的，推荐阅读：安卓本卓】Android系统源码篇之（一）源码获取、源码目录结构及源码阅读工具简介第四点，AndroidXRef，使用非常广）。
全局搜索后的结果如下：
对于这个结果，我们可以首先排除“Boot-image-profile.txt”和“RecyclerView.java”两个文件（原因不需多说吧…如果真的不知道，那就说明还完全没有到阅读这篇文章的时候），跟这个方法调用相关的类就缩小到View，ViewGroup和ViewRootImpl类中。在View.java中与该方法相关的只有如下两处，显然可以排除掉View.java。
ViewRootImpl类中的调用如下：
1 //=============ViewRootImpl.java=========== 2 final View.AttachInfo mAttachInfo; 3 ...... 4 public ViewRootImpl(Context context, Display display) { 5 ...... 6 mAttachInfo = new View.AttachInfo(mWindowSession, 7 mWindow, display, this, mHandler, this, context); 8 ...... 9 } 10 11 private void performTraversals() { 12 ...... 13 host.dispatchAttachedToWindow(mAttachInfo, 0); 14 ...... 15 } 16 ...... 17 final ViewRootHandler mHandler = new ViewRootHandler(); 18 ......
追踪dispatchAttachedToWindow方法的调用，目的是为了找到AttachInfo的实例化，从而找到mHandler的实例化，这段代码中正好就实现了AttachInfo的实例化，看起来有戏，我们先放这里，继续下看ViewGroup类中的调用。
在ViewGroup类中，这个方法出现稍微多一点，但是稍微观察可以发现，根本没有找到AttachInfo实例化的地方，要么直接使用的View类中的mAttachInfo（因为ViewGroup是View的子类），要么就是图一中通过传参得到。而图一的方法，也是重写的View的方法，所以这个AttachInfo info实际也是来自View。这样一来我们也就排除了ViewGroup类中的调用了，原始的调用不在这里面。
通过排除法，最后可以断定，最原始的调用其实就在ViewRootImpl类中。如果研究过View的绘制流程，那么就会清楚View体系的绘制流程measure，layout，draw就是从ViewRootImpl类的performTraversals开始的，然后就是对DecorView下面的View树递归绘制的（如果对View的绘制流程不明白的，推荐阅读我的文章：【朝花夕拾】Android自定义View篇之（一）View绘制流程）。这里的dispatchAttachedToWindow方法也正好从这里开始，递归遍历实现各个子View的attach，中途在层层传递AttachInfo这个对象。当然，我们在前面介绍View.post源码时，就看到过如下的注释：
1 /** 2 * A Handler supplied by a view's {@link android.view.ViewRootImpl}. This 3 * handler can be used to pump events in the UI events queue. 4 */ 5 final Handler mHandler;
这里已经很明确说到了这个mHandler是ViewRootImpl提供的，我们也可以根据这个线索，来确定我们的推断是正确的。有的人可能会吐槽了，源码都直接给出了这个说明，那为什么还要花这么多精力追踪dispatchAttachedToWindow的调用呢，不是浪费时间吗？答案是：我们是在研究源码及原理，仅仅限于别人的结论是不够的，这是一个成长过程。对于不想研究本节过程的童鞋，记住结论即可。
结论：View中dispatchAttachedToWindow的最初调用，在ViewRootImpl类中；重要参数AttachInfo的实例化，也是在ViewRootImpl类中；所有问题的核心mHandler，也来自ViewRootImpl类中。
4、mHandler所在线程问题分析
通过上一节的分析，现在的核心问题就转化为mHandler的Looper在哪个线程的问题了。在第三节中已经看到mHandler实例化是在ViewRootImpl类实例的时候完成的，且ViewRootHandler类中也没有指定其Looper。所以，我们现在需要搞清楚，ViewRootImpl是在哪里实例化的，那么就清楚了mHandler所在线程问题。
现在追踪ViewRootImpl时会发现，只有如下一个地方直接实例化了。
1 //==========WindowManagerGlobal========= 2 public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, 3 Display display, Window parentWindow) { 4 ...... 5 ViewRootImpl root; 6 ...... 7 root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display); 8 ...... 9 }
到这里，我们就很难继续追踪了，因为调用addView的地方太多了，很难全局搜索，我们先在这里停一会。其实到这个addView方法时，我们会看到里面有很多对View view参数的操作，而addView顾名思义，也是在修改UI。而对UI的修改，只能发生主线程中，否则会报错，这是一个常识问题，所以我们完全可以明确，addView这个方法，就是运行在主线程的。我想，这样去理解，应该是完全没有问题的。但是笔者总感觉还差点什么，总觉得这里有点猜测的味道，所以还想一探究竟，看看这个addView方法是否真的就运行在主线程。当然，如果不愿意继续深入探究的童鞋，记住本节最后的结论也没有问题。
既然现在倒着推导比较困难，那就正着来推，这就需要我们有一定的知识储备了，需要知道Android的主线程，Activity的启动流程，以及Window添加view的相关知识。
我们平时所说的主线程，实际上指的就是ActivityThread这个类，它里面有一个main()函数：
1 public static void main(String[] args) { 2 ...... 3 ActivityThread thread = new ActivityThread(); 4 ...... 5 }
看到这里，想必非常亲切了，Java中程序启动的入口函数，到这里就已经进入到Android的主线程了（对于Android的主线程是否就是UI线程这个问题，业内总有些争议，但官方文档很多地方的表述为主线程也就是UI线程，既然如此，我们也没有必要纠结了，把这两者等同，完全没有问题）。在main中，实例了一个ActivityThread()，该类中有如下的代码：
1 //========ActivityThread.java========= 2 ...... 3 final H mH = new H(); 4 ...... 5 private class H extends Handler { 6 public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100; 7 public static final int RESUME_ACTIVITY = 107; 8 public static final int RELAUNCH_ACTIVITY = 126; 9 ...... 10 public void handleMessage(Message msg) { 11 switch (msg.what) { 12 case LAUNCH_ACTIVITY: 13 ...... 14 case RESUME_ACTIVITY: 15 handleResumeActivity(...) 16 ...... 17 case RELAUNCH_ACTIVITY: 18 ...... 19 } 20 ...... 21 final void handleResumeActivity(...) { 22 ...... 23 ViewManager wm = a.getWindowManager(); 24 ...... 25 wm.addView(decor, l); 26 ...... 27 }
其中定义了一个Handler H，现在毫无疑问，mH使用的是主线程的Looper了。如果清楚Activity的启动流程，就会知道不同场景启动一个Acitivty时，都会进入到ActivityThread，通过mH来sendMessage，从而直接或间接地在handleMessage回调方法中调用handleResumeActivity(…)，显然，这个方法就运行在主线程中了。
handleResumeActivity(…)的第25行会添加DecorView，即开始添加整个View体系了，我们平时所说的View的绘制流程，就是从这里开始的。这里我们就需要了解ViewManager、WindowManager、WindowManagerImpl和WindowManagerGlobal类之间的关系了，如下所示：
这里用到了系统源码中常用的一种设计模式——桥接模式，调用WindowManagerImpl中的方法时，实际上是由WindowManagerGlobal对应方法来实现的。所以第25行实际执行的就是WindowManagerGlobal的addView方法，我们需要追踪的ViewRootImpl实例化就是在这个方法中完成的，前面的源码显示了这一点。
结论：这里的关键mHandler使用的Looper确实是来自于主线程。
5、mHandler所用Looper线程问题分析状态图
上一节分析mHandler所用Looper所在线程问题，其实就是伴随着启动Activity并绘制整个View的过程，可以得到如下简略流程图：
通过这里的dispatchAttachedToWindow方法，就将mHandler传递到了View.post()这个流程中，从而实现了从子线程中切换到主线程更新UI的功能。
6、总结
到这里，使用View.post方法实现在子线程中更新UI的源码分析就结束了。我们可以看到，实际上底层还是通过Handler从子线程切换到主线程，来实现UI的更新，由此可见Handler在子线程与主线程切换上的重要地位。而整个分析流程其实主要是在做一件事，确定核心Handler使用的是主线程的Looper。这其中还穿插了ActivityThread、Activity启动、WMS添加view、View的绘制流程等相关知识点，读者可以根据自己掌握的情况选择性地阅读。当然，源码中有很多知识点是环环相扣的，各种知识点都需要平时多积累，希望读者们遇到问题不要轻易放过，这就是一个打怪升级的过程。
由于笔者经验和水平有限，如有描述不当或不准确的地方，请多多指教，谢谢！