其实这里的原因，主要是因为MessageQueue底层采用了epoll进行阻塞，当接收到消息的时候会唤醒主线程。我们这里主要从MessageQueue的入队还有next()方法进行分析。
MessageQueue的构造器如下
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
mPtr = nativeInit();
}
可以看到这里通过调用nativeInit()对mPtr做了初始化，而nativeInit()的实现如下：
static jlong android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = new NativeMessageQueue();
if (!nativeMessageQueue) {
jniThrowRuntimeException(env, "Unable to allocate native queue");
return 0;
}
nativeMessageQueue->incStrong(env);
return reinterpret_cast<jlong>(nativeMessageQueue);
}
可以看出，最终的返回值，其实是通过reinterpret_cast做类型的强制转换
NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() :
mPollEnv(NULL), mPollObj(NULL), mExceptionObj(NULL) {
// 代表消息循环的Looper也在Native层中呈现身影了。根据消息驱动的知识，一个线程会有一个
//Looper来循环处理消息队列中的消息。下面一行的调用就是取得保存在线程本地存储空间（Thread Local Storage）中的Looper对象
mLooper = Looper::getForThread();
// 如为第一次进来，则该线程没有设置本地存储，所以须先创建一个Looper，
//然后再将其保存到TLS中，这是很常见的一种以线程为单位的单例模式
if (mLooper == NULL) {
mLooper = new Looper(false);
Looper::setForThread(mLooper);
}
}
其实nativeInit方法最终返回的就是native代码中MessageQueue的指针
MessageQueue内部消息入队和唤醒机制
而MessageQueue的enqueueMessage，就是将消息入队的操作，MessageQueue是单向链表结构，是采用先入先出的操作来处理消息
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
// 判断消息是否为空
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
// 判断消息是否正在使用
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
// 采用同步方法块的方式，实现线程同步，保证一个队列一次只处理一个消息的入队
synchronized (this) {
// 判断Looper是否有退出，这是在Looper.quit()方法中调用mQueue.quit(false);设置mQuitting为true的
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
// 回收消息，但是如果消息正在使用，则会抛异常，不会回收
msg.recycle();
return false;
}
// 设置消息为正在使用
msg.markInUse();
// 获取当前时间
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
// p相当于当前Message的head
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
// New head, wake up the event queue if blocked.
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
// Inserted within the middle of the queue. Usually we don't have to wake
// up the event queue unless there is a barrier at the head of the queue
// and the message is the earliest asynchronous message in the queue.
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
// 采用无限for循环寻找插入点，直到找到为null的时候，因为这个时候p为当前节点，而prev为前一个节点，找到为空的当前节点，然后在这个位置插入
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
// 设置需要插入的Message的下一个节点为null
// 设置前一个节点的下一个节点为Message
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
// 这里是判断线程是否需要被唤醒
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
这里的nativeWake，其实是调用了frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp中的
static void android_os_MessageQueue_nativeWake(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong ptr) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast<NativeMessageQueue*>(ptr);
nativeMessageQueue->wake();
}
而这里的NativeMessageQueue的wake()方法，其实就是在android_os_MessageQueue.cpp中实现的
void NativeMessageQueue::wake() {
mLooper->wake();
}
这里调用的是/system/core/libutils/Looper.cpp中的wake方法
void Looper::wake() {
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ wake", this);
#endif
uint64_t inc = 1;
ssize_t nWrite = TEMP_FAILURE_RETRY(write(mWakeEventFd, &inc, sizeof(uint64_t)));
if (nWrite != sizeof(uint64_t)) {
if (errno != EAGAIN) {
LOG_ALWAYS_FATAL("Could not write wake signal to fd %d: %s",
mWakeEventFd, strerror(errno));
}
}
}
这里是调用了系统的write()方法，写入唤醒事件，通过I/O流写入，然后通过pipe（管道）的方式实现跨进程唤醒。
在frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp的NativeMessageQueue方法中，会在mLooper为null的时候，初始化，这里的初始化是通过system/core/libutils/Looper.cpp进行的。
Looper::Looper(bool allowNonCallbacks) :
mAllowNonCallbacks(allowNonCallbacks), mSendingMessage(false),
mPolling(false), mEpollFd(-1), mEpollRebuildRequired(false),
mNextRequestSeq(0), mResponseIndex(0), mNextMessageUptime(LLONG_MAX) {
// 初始化一个唤醒事件
// 调用eventfd接口返回一个文件描述符，专门用于事件通知
mWakeEventFd = eventfd(0, EFD_NONBLOCK | EFD_CLOEXEC);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mWakeEventFd < 0, "Could not make wake event fd: %s",
strerror(errno));
AutoMutex _l(mLock);
rebuildEpollLocked();
}
在Looper初始化时，会最终调用rebuildEpollLocked()
void Looper::rebuildEpollLocked() {
// Close old epoll instance if we have one.
if (mEpollFd >= 0) {
#if DEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ rebuildEpollLocked - rebuilding epoll set", this);
#endif
close(mEpollFd);
}
// Allocate the new epoll instance and register the wake pipe.
// 在这里，会分配一个新的epoll实例，并且注册唤醒管道
// 这里的mEpollFd其实就是eventpoll的句柄
mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mEpollFd < 0, "Could not create epoll instance: %s", strerror(errno));
struct epoll_event eventItem;
memset(& eventItem, 0, sizeof(epoll_event)); // zero out unused members of data field union
eventItem.events = EPOLLIN;
eventItem.data.fd = mWakeEventFd;
// 这里是首次调用epoll_etl，会拷贝fd
// 这里传入的第四参数event的events的值是EPOLLIN，表示有可以读的操作
// 第三个参数表示被监听的描述符，即wakeEvent文件描述符
// 这里的添加操作其实就是epoll添加mWakeEventFd文件描述符为要监听的文件描述符
int result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeEventFd, & eventItem);
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(result != 0, "Could not add wake event fd to epoll instance: %s",
strerror(errno));
for (size_t i = 0; i < mRequests.size(); i++) {
const Request& request = mRequests.valueAt(i);
struct epoll_event eventItem;
// 获取管道中的事件item
request.initEventItem(&eventItem);
// 将管道事件的item，添加到epoll中，并且开始监控管道事件，当管道中有事件写入的时候，读取管道事件，并且唤醒
int epollResult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, request.fd, & eventItem);
if (epollResult < 0) {
ALOGE("Error adding epoll events for fd %d while rebuilding epoll set: %s",
request.fd, strerror(errno));
}
}
}
所以最终的唤醒，其实是通过监控管道中的I/O消息。而具体的唤醒，其实是在Message.next()中调用nativePollOnce等待和唤醒的。监控管道中的事情，是为了在唤醒时，知道管道中是否有文件描述符中有事件可以用来唤醒。
MessageQueue消息处理和等待机制
Message next() {
// Return here if the message loop has already quit and been disposed.
// This can happen if the application tries to restart a looper after quit
// which is not supported.
final long ptr = mPtr;
// 是否退出的判断
if (ptr == 0) {
return null;
}
int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
int nextPollTimeoutMillis = 0;
// 无限for循环
for (;;) {
if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
// 因为下一条Message尚未到处理时间，则会将等待过程中需要处理的内容交给CPU
Binder.flushPendingCommands();
}
// 这里会有一个等待，在这个等待中设置了一个超时时间，即postDelayed等方式发送的延迟处理的消息，其实是通过等待一定的时间再继续执行的方式来进行
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
// Try to retrieve the next message. Return if found.
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {
// 如果当前的msg不为空，但是这个msg中的Handler为空，那么直接拿下一个消息，因为这个消息已经没有Handler来进行处理
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
}
if (msg != null) {
//判断当前时间是否小于下一条要处理的消息的时间
if (now < msg.when) {
// 下一条消息尚未就绪。 设置超时以在准备就绪时唤醒。
// Next message is not ready. Set a timeout to wake up when it is ready.
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
// Got a message.
mBlocked = false;
// 取出消息，如果前一个消息不为空，则将前一个消息的指向指到当前消息的下一个
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
// 如果前一个消息为空，则说明当前消息是第一个
mMessages = msg.next;
}
// 将当前消息的指向置为null
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// No more messages.
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
if (mPendingIdleHandlers == null) {
mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
}
mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
pendingIdleHandlerCount = 0;
// While calling an idle handler, a new message could have been delivered
// so go back and look again for a pending message without waiting.
nextPollTimeoutMillis = 0;
}
}
这里，nativePollOnce在底层调用的是MessageQueue.cpp的android_os_MessageQueue_nativePollOnce函数，在这个函数内部是调用了MessageQueue.cpp的pollOnce函数，而pollOnce函数，其实是调用了Looper.cpp的pollOnce函数
Looper.cpp的pollOnce函数如下：
int Looper::pollOnce(int timeoutMillis, int* outFd, int* outEvents, void** outData) {
int result = 0;
for (;;) {
while (mResponseIndex < mResponses.size()) {
const Response& response = mResponses.itemAt(mResponseIndex++);
int ident = response.request.ident;
if (ident >= 0) {
int fd = response.request.fd;
int events = response.events;
void* data = response.request.data;
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - returning signalled identifier %d: "
"fd=%d, events=0x%x, data=%p",
this, ident, fd, events, data);
#endif
if (outFd != NULL) *outFd = fd;
if (outEvents != NULL) *outEvents = events;
if (outData != NULL) *outData = data;
return ident;
}
}
if (result != 0) {
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - returning result %d", this, result);
#endif
if (outFd != NULL) *outFd = 0;
if (outEvents != NULL) *outEvents = 0;
if (outData != NULL) *outData = NULL;
return result;
}
result = pollInner(timeoutMillis);
}
}
在这个函数中不做过多的分析，其实这里最终调用了pollInner函数。
Looper.cpp的pollInner函数：
int Looper::pollInner(int timeoutMillis) {
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - waiting: timeoutMillis=%d", this, timeoutMillis);
#endif
// Adjust the timeout based on when the next message is due.
if (timeoutMillis != 0 && mNextMessageUptime != LLONG_MAX) {
nsecs_t now = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
int messageTimeoutMillis = toMillisecondTimeoutDelay(now, mNextMessageUptime);
if (messageTimeoutMillis >= 0
&& (timeoutMillis < 0 || messageTimeoutMillis < timeoutMillis)) {
timeoutMillis = messageTimeoutMillis;
}
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - next message in %" PRId64 "ns, adjusted timeout: timeoutMillis=%d",
this, mNextMessageUptime - now, timeoutMillis);
#endif
}
// Poll.
int result = POLL_WAKE;
mResponses.clear();
mResponseIndex = 0;
// We are about to idle.
mPolling = true;
struct epoll_event eventItems[EPOLL_MAX_EVENTS];
// 第一点
// 这里四个参数‘
// 该方法其实就是mEpollFd监听mWakeEventFd所产生的对应事件
// 第一个参数：表示epoll的句柄
// 第二个参数：eventItems表示回传处理事件的数组
// 第三个参数：表示每次能处理的最大事件数
// 第四个参数：表示阻塞的时间，如果是-1，则表示一直阻塞，直到下一次来IO被唤醒
// 在handler中，如果没有更多的数据了，则会传入-1，让其一直阻塞等待。
int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);
// No longer idling.
mPolling = false;
// Acquire lock.
mLock.lock();
// Rebuild epoll set if needed.
if (mEpollRebuildRequired) {
mEpollRebuildRequired = false;
rebuildEpollLocked();
goto Done;
}
// Check for poll error.
if (eventCount < 0) {
if (errno == EINTR) {
goto Done;
}
ALOGW("Poll failed with an unexpected error: %s", strerror(errno));
result = POLL_ERROR;
goto Done;
}
// Check for poll timeout.
if (eventCount == 0) {
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - timeout", this);
#endif
result = POLL_TIMEOUT;
goto Done;
}
// Handle all events.
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE
ALOGD("%p ~ pollOnce - handling events from %d fds", this, eventCount);
#endif
// 第二点
// eventCount大于0，表示有eventCount个文件描述符有数据可读事件发生
for (int i = 0; i < eventCount; i++) {
int fd = eventItems[i].data.fd;
uint32_t epollEvents = eventItems[i].events;
// 若通过管道读端被唤醒
if (fd == mWakeEventFd) {
// 若为POLLIN事件，即为可读事件
if (epollEvents & EPOLLIN) {
// 去读取管道数据，执行到这里，线程相当于已经被唤醒
awoken();
} else {
ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on wake event fd.", epollEvents);
}
} else {
ssize_t requestIndex = mRequests.indexOfKey(fd);
if (requestIndex >= 0) {
int events = 0;
if (epollEvents & EPOLLIN) events |= EVENT_INPUT;
if (epollEvents & EPOLLOUT) events |= EVENT_OUTPUT;
if (epollEvents & EPOLLERR) events |= EVENT_ERROR;
if (epollEvents & EPOLLHUP) events |= EVENT_HANGUP;
pushResponse(events, mRequests.valueAt(requestIndex));
} else {
ALOGW("Ignoring unexpected epoll events 0x%x on fd %d that is "
"no longer registered.", epollEvents, fd);
}
}
}
Done: ;
// Invoke pending message callbacks.
mNextMessageUptime = LLONG_MAX;
while (mMessageEnvelopes.size() != 0) {
nsecs_t now = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
const MessageEnvelope& messageEnvelope = mMessageEnvelopes.itemAt(0);
if (messageEnvelope.uptime <= now) {
// Remove the envelope from the list.
// We keep a strong reference to the handler until the call to handleMessage
// finishes. Then we drop it so that the handler can be deleted *before*
// we reacquire our lock.
{ // obtain handler
sp<MessageHandler> handler = messageEnvelope.handler;
Message message = messageEnvelope.message;
mMessageEnvelopes.removeAt(0);
mSendingMessage = true;
mLock.unlock();
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ pollOnce - sending message: handler=%p, what=%d",
this, handler.get(), message.what);
#endif
handler->handleMessage(message);
} // release handler
mLock.lock();
mSendingMessage = false;
result = POLL_CALLBACK;
} else {
// The last message left at the head of the queue determines the next wakeup time.
mNextMessageUptime = messageEnvelope.uptime;
break;
}
}
// Release lock.
mLock.unlock();
// Invoke all response callbacks.
for (size_t i = 0; i < mResponses.size(); i++) {
Response& response = mResponses.editItemAt(i);
if (response.request.ident == POLL_CALLBACK) {
int fd = response.request.fd;
int events = response.events;
void* data = response.request.data;
#if DEBUG_POLL_AND_WAKE || DEBUG_CALLBACKS
ALOGD("%p ~ pollOnce - invoking fd event callback %p: fd=%d, events=0x%x, data=%p",
this, response.request.callback.get(), fd, events, data);
#endif
// Invoke the callback. Note that the file descriptor may be closed by
// the callback (and potentially even reused) before the function returns so
// we need to be a little careful when removing the file descriptor afterwards.
int callbackResult = response.request.callback->handleEvent(fd, events, data);
if (callbackResult == 0) {
removeFd(fd, response.request.seq);
}
// Clear the callback reference in the response structure promptly because we
// will not clear the response vector itself until the next poll.
response.request.callback.clear();
result = POLL_CALLBACK;
}
}
return result;
}
这段代码有点长，其实我们只要看两点。第一点就是调用epoll_wait()函数的位置，这里是通过epoll机制，将线程先等待。
在看第二点，即进行同步锁定之后，执行唤醒的for循环，根据eventCount执行for循环，eventCount是在调用epoll_wait等待之后返回的一个管道数据的事件数量值，如果等于0，则不进行唤醒操作。如果大于0，则进行通过读取唤醒事件写入的I/O数据将线程唤醒。
在这个过程中，epoll_wait有两种情况会直接跳过唤醒过程，直接进入Done部分。
- eventCount<0，即error，则直接跳过进入Done
- eventCount=0，即poll等待超时，进入Done
而Done部分，主要是处理Native层中的消息，将消息发送给Handler的handleMessage来处理。
还有一部分就是处理所有的response的callback，即POLL_CALLBACK类型的response
response消息是在request中收集所有的reponse，然后在pollInner中的Done部分处理response
而Android主线程中，一直调用Looper.loop()却不会死循环阻塞的原因，其实就是通过采用epoll机制，由Looper监控管道中的消息，每当唤醒的时候，向管道中发送唤醒的文件描述符，而在loop()循环获取消息的时候，会优先调用epoll_wait等待，然后获取等待过程中管道中的文件描述符的数量，进而处理不同的情况，选择是否要唤醒主线程。
Looper死循环为什么不会导致应用卡死？
首先理解ANR是什么：
ANR：点击事件和Message没有及时的处理，比如点击事件，会记录一个响应时间，如果超过了5s，没处理完，则Handler就会发送一个ANR消息提醒。
点击事件5s没响应
广播10s没响应
service20s没响应
这些事件最终都是Message。比如点击事件，实在Choreographer封装，在doFrame函数的setVsync函数进行封装，在对应的doCallbacks进行消息封装回调。
ANR都是由Handler发送消息触发的，所以Looper死循环跟block没什么关系的，所以Looper的死循环不会导致ANR。
而Looper的死循环，其实就是线程没事做了，需要交出CPU，进行阻塞睡眠，当有消息来的时候，就会被唤醒。
所以Looper的死循环跟ANR并没有关系，风马牛不相及的两个点。ANR与Looper和Handler的关系就在于ANR是一个Message，也是由Handler发送的，而Looper就是轮询取出ANR消息进行处理。
https://www.jianshu.com/p/7bc2b86c4d89
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