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Android Handler之同步屏障机制(sync barr

Android Handler之同步屏障机制(sync barr

作者: Jackson杰 | 来源:发表于2020-09-15 14:30 被阅读0次

    Handler Message种类

    Handler的Messgae种类分为三种:

    • 普通消息
    • 异步消息
    • 屏障消息
      其中普通消息又称为同步消息,我们平时发的消息基本都是同步消息,在这里不做讨论。

    异步消息

    通常我们使用Handler想消息队列中添加的Message都是同步的,如果我们想要添加一个异步的Message,有以下两种方式:

    • 1、Handler的构造方法有个async参数,默认的构造方法此参数是false,只要我们在构造handler对象的时候,把该参数设置为true就可以了。
     public Handler(Callback callback, boolean async) {
           ......省略代码
            mQueue = mLooper.mQueue;
            mCallback = callback;
            mAsynchronous = async;
        }
    

    可以看到,async设置为true后,对全局的mAsynchronous设置为true。然后在enqueueMessage()方法里,调用msg.setAsynchronous(true),将message设置为异步的。

    private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
            msg.target = this;
            if (mAsynchronous) {
                msg.setAsynchronous(true);
            }
            return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
        }
    
    • 2、在创建Message对象时,直接调用Message的setAsynchronous()方法。
      在一般情况下,异步消息和同步消息没有什么区别,但是一旦开启了同步屏障以后就有区别了。

    同步屏障

    一般来说,MessageQueue里面的所有Message是按照时间从前往后有序排列的。

    同步屏障消息就是在消息队列中插入一个屏障,在屏障之后的所有普通消息都会被挡着,不能被处理。不过异步消息却例外,屏障不会挡住异步消息,因此可以认为,屏障消息就是为了确保异步消息的优先级,设置了屏障后,只能处理其后的异步消息,同步消息会被挡住,除非撤销屏障。

    同步屏障是通过MessageQueue的postSyncBarrier方法开启的。

    private int postSyncBarrier(long when) {
        // Enqueue a new sync barrier token.
        // We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it.
        synchronized (this) {
                // 1
            final int token = mNextBarrierToken++;
            // 2
            final Message msg = Message.obtain();
            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            msg.arg1 = token;
                    // 3
                    // 指向前一个Message
            Message prev = null;
            // 消息队列中的第一个Message赋值给p
            Message p = mMessages;
            if (when != 0) {
            // 4 通过p的时间和屏障的时间,确定屏障消息插入的位置
                while (p != null && p.when <= when) {
                    prev = p;
                    p = p.next;
                }
            }
            // 5 说明屏障消息不是插入消息队列的头部
            if (prev != null) { // invariant: p == prev.next
                msg.next = p;
                prev.next = msg;
            } else {
            // 6 屏障消息在消息队列的头部
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
            }
            return token;
        }
    }
    
    • 第一步,获取屏障的的唯一标示,标示从0开始,自加1。
    • 第二步,从Message消息对象池中获取一个msg,设置msg为正在使用状态,并且重置msg的when和arg1,arg1的值设置为token值。但是这里并没有给tareget赋值。所以msag的target是否为空是判断这个msg是否是屏障消息的标志。
    • 第三步,创建变量pre和p,为下一步做准备。其中p被赋值为mMessages,mMessages指向消息队列中的第一个元素,所以此时p指向消息队列中的第一个元素。
    • 第四步,通过对队列中的第一个Message的when和屏障的when进行比较,决定屏障消息在整个消息队列中的位置,因为消息队列中的消息都是按时间排序的。
    • 第五步,prev != null,代表不是消息的头部,把msg插入到消息队列中。
    • 第六步,prev == null,代表是消息队列的头部,把msg插入消息的头部。

    我们通常通过Handler发送消息handler.sendMessage(),最终都会调用Handler.java中的enqueueMessage()方法。

    private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this;
        if (mAsynchronous) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }
    

    可以看到,enqueueMessage()方法里为msg设置了target字段。
    而上面的postSyncBarrier(),也是从Message消息对象池中获取一个msg,插入到消息队列中,唯一的不同是没有设置target字段。所以从代码层面上讲,屏障消息就是一个target为空的Message。

    屏障消息的工作原理

    通过postSyncBarrier方法屏障就被插入到消息队列中了,那么屏障是如何挡住普通消息只允许异步消息通过的呢?

    我们知道Handler的消息处理是在Looper.loop()从消息队列中获取消息,并交给Handler处理的,其中是通过MessageQueue是通过next方法来获取消息的。查看一下next()的源码,

    Message next() {
       // .....省略代码
        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }
    
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
    
            synchronized (this) {
                // Try to retrieve the next message.  Return if found.
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                // 指向前一个message
                Message prevMsg = null;
                // 初始时指向第一个message
                Message msg = mMessages;
                // 1 msg.target == null说明遇到消息屏障
                if (msg != null && msg.target == null) {
                        // 能进入这个if,说明此时的msg是屏障消息
                        // 循环遍历,退出循环的条件是,message到末尾了,或者
                        // msg是异步消息
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
       
    }
    
    if (msg != null) {
        if (now < msg.when) {
            nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
            } else {
              // Got a message.
              mBlocked = false;
              if (prevMsg != null) {
              // 将msg从消息链表中移除
                     prevMsg.next = msg.next;
                  } else {
                    mMessages = msg.next;
                  }
                msg.next = null;
               if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                msg.markInUse();
                // 返回msg
                return msg;
             }
    

    从上面的代码可以看出,msg.target == null时说明此时的msg是屏障消息,此时会进入到循环,遍历移动msg的位置,知道移动到的msg是异步message则退出循环,也就是说,循环的代码会过滤掉所有的同步消息,直到取出异步消息为止。

    当设置了同步屏障之后,next函数将会忽略所有的同步消息,返回异步消息。换句话说就是,设置了同步屏障之后,Handler只会处理异步消息。再换句话说,同步屏障为Handler消息机制增加了一种简单的优先级机制,异步消息的优先级要高于同步消息。

    移除同步屏障

    同步屏障的移除是在MessageQueue.java的removeSyncBarrier()方法。

    public void removeSyncBarrier(int token) {
        // Remove a sync barrier token from the queue.
        // If the queue is no longer stalled by a barrier then wake it.
        synchronized (this) {
            Message prev = null;
            Message p = mMessages;
            // 循环遍历,直到遇到屏障消息时推退出循环
            while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
                prev = p;
                p = p.next;
            }
            if (p == null) {
                throw new IllegalStateException("The specified message queue synchronization "
                        + " barrier token has not been posted or has already been removed.");
            }
            final boolean needWake;
            if (prev != null) {
            // 删除屏障消息p
                prev.next = p.next;
                needWake = false;
            } else {
                mMessages = p.next;
                needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;
            }
            p.recycleUnchecked();
    
            // If the loop is quitting then it is already awake.
            // We can assume mPtr != 0 when mQuitting is false.
            if (needWake && !mQuitting) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
    }
    

    删除屏障消息的方法很简单,就是不断遍历消息队列,知道找到屏障消息,退出循环的条件有两个,一是p.target == null,说明是屏障消息,二是p.arg1 == token,也说明p是屏障消息,因为在屏障消息入队的时候,设置过 msg.arg1 = token。找到屏障消息后,把它从消息队列中删除并回收。

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