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Android的延迟实现的几种解决方案以及原理分析

Android的延迟实现的几种解决方案以及原理分析

作者: WelliJhon | 来源:发表于2017-12-08 14:53 被阅读0次

    写这篇文章的目的,是看到群里有人在实现延迟的时候,用如下的第四种方法,个人感觉有点不妥,为了防止更多的人有这种想法,所以自己抽空深入分析,就分析的结果,写下此文,希望对部分人有启示作用。

    1.实现延迟的几种方法?

    答:
    1.java.util.Timer类的:

    public void schedule(TimerTask task, long delay) {
            if (delay < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
            sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
        }
    

    2.android.os.Handler类:

    public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
        {
            return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
        }
    

    3.android.app.AlarmManager类:

        @SystemApi
        @RequiresPermission(android.Manifest.permission.UPDATE_DEVICE_STATS)
        public void set(@AlarmType int type, long triggerAtMillis, long windowMillis,
                long intervalMillis, OnAlarmListener listener, Handler targetHandler,
                WorkSource workSource) {
            setImpl(type, triggerAtMillis, windowMillis, intervalMillis, 0, null, listener, null,
                    targetHandler, workSource, null);
        }
                
    

    4.Thread.sleep()然后在一定时间之后再执行想执行的代码:

    new Thread(new Runnable(){
        Thead.sleep(4*1000);
        doTask();
    }).start()
    

    2.他们的各自的实现原理?

    答:

    1.Timer的实现,是通过内部开启一个TimerThread:

    private void mainLoop() {
            while (true) {
                try {
                    TimerTask task;
                    boolean taskFired;
                    synchronized(queue) {
                        // Wait for queue to become non-empty
                        while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)
                            queue.wait();
                        if (queue.isEmpty())
                            break; // Queue is empty and will forever remain; die
    
                        // Queue nonempty; look at first evt and do the right thing
                        long currentTime, executionTime;
                        task = queue.getMin();
                        synchronized(task.lock) {
                            if (task.state == TimerTask.CANCELLED) {
                                queue.removeMin();
                                continue;  // No action required, poll queue again
                            }
                            currentTime = System.currentTimeMillis();
                            executionTime = task.nextExecutionTime;
                            if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) {
                                if (task.period == 0) { // Non-repeating, remove
                                    queue.removeMin();
                                    task.state = TimerTask.EXECUTED;
                                } else { // Repeating task, reschedule
                                    queue.rescheduleMin(
                                      task.period<0 ? currentTime   - task.period
                                                    : executionTime + task.period);
                                }
                            }
                        }
                        if (!taskFired) // Task hasn't yet fired; wait
                            queue.wait(executionTime - currentTime);
                    }
                    if (taskFired)  // Task fired; run it, holding no locks
                        task.run();
                } catch(InterruptedException e) {
                }
            }
        }
    

    是通过wait和延迟时间到达的时候,调用notify来唤起线程继续执行,这样来实现延迟的话,我们可以会开启一个新的线程,貌似为了个延迟没必要这样吧,等到需要定时,频繁执行的任务,再考虑这个吧。

    2.Handler的postDelay是通过设置Message的when为delay的时间,我们知道当我们的应用开启的时候,会同步开启Looper.loop()方法循环的,不停的通过MeassgeQueue的next方法:

    Message next() {
            ......
            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();
                    Message prevMsg = null;
                    Message msg = mMessages;
                    if (msg != null && msg.target == null) {
                        // 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) {
                        if (now < msg.when) {
                            // 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;
                            if (prevMsg != null) {
                                prevMsg.next = msg.next;
                            } else {
                                mMessages = msg.next;
                            }
                            msg.next = null;
                            if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                            msg.markInUse();
                            return msg;
                        }
                    } else {
                        // No more messages.
                        nextPollTimeoutMillis = -1;
                    }
            ......
            }
        }
    

    当我们向MessageQueue插入一条延迟的Message的时候,Looper在执行loop方法,底层会调用epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);其中的timeoutMillis参数指定了在没有事件发生的时候epoll_wait调用阻塞的毫秒数(milliseconds)。这样我们在之前的时间内这个时候阻塞了是会释放cpu的资源,等到延迟的时间到了时候,再监控到事件发生。在这里可能有人会有疑问,一直阻塞,那我接下来的消息应该怎么执行呢?我们可以看到当我们插入消息的时候的方法:

    boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
            if (msg.target == null) {
                throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
            }
            if (msg.isInUse()) {
                throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
            }
    
            synchronized (this) {
                if (mQuitting) {
                    IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                            msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                    Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
                    msg.recycle();
                    return false;
                }
    
                msg.markInUse();
                msg.when = when;
                Message p = mMessages;
                boolean needWake;
                if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                    msg.next = p;
                    mMessages = msg;
                    needWake = mBlocked;
                } else {
                    needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                    Message prev;
                    for (;;) {
                        prev = p;
                        p = p.next;
                        if (p == null || when < p.when) {
                            break;
                        }
                        if (needWake && p.isAsynchronous()) {
                            needWake = false;
                        }
                    }
                    msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                    prev.next = msg;
                }
                mQuitting is false.
                if (needWake) {
                    nativeWake(mPtr);
                }
            }
            return true;
        }
    

    阻塞了有两种方式唤醒,一种是超时了,一种是被主动唤醒了,在上面我们可以看到当有消息进入的时候,我们会唤醒继续执行,所以我们的即时消息在延迟消息之后插入是没有关系的。然后在延迟时间到了的时候,我们也会被唤醒,执行对应的消息send,以达到延迟时间执行某个任务的目的。
    优势:这种延迟在阻塞的时候,是会释放cpu的锁,不会过多地占用cpu的资源。

    3.AlarmManager的延迟的实现原理,是通过一个AlarmManager的set方法,然后

    IAlarmManager mService.set(mPackageName, type, triggerAtMillis, windowMillis, intervalMillis, flags,
                        operation, recipientWrapper, listenerTag, workSource, alarmClock);
    

    这里是通过aidl与AlarmManagerService的所在进程进行通信,具体的实现是在AlarmManagerService类里面:

     private final IBinder mService = new IAlarmManager.Stub() {
            @Override
            public void set(String callingPackage,
                    int type, long triggerAtTime, long windowLength, long interval, int flags,
                    PendingIntent operation, IAlarmListener directReceiver, String listenerTag,
                    WorkSource workSource, AlarmManager.AlarmClockInfo alarmClock) {
                final int callingUid = Binder.getCallingUid();
                if (interval != 0) {
                    if (directReceiver != null) {
                        throw new IllegalArgumentException("Repeating alarms cannot use AlarmReceivers");
                    }
                }
    
                if (workSource != null) {
                    getContext().enforcePermission(
                            android.Manifest.permission.UPDATE_DEVICE_STATS,
                            Binder.getCallingPid(), callingUid, "AlarmManager.set");
                }
           
                flags &= ~(AlarmManager.FLAG_WAKE_FROM_IDLE
                        | AlarmManager.FLAG_ALLOW_WHILE_IDLE_UNRESTRICTED); DeviceIdleController.
                if (callingUid != Process.SYSTEM_UID) {
                    flags &= ~AlarmManager.FLAG_IDLE_UNTIL;
                }
    
                if (windowLength == AlarmManager.WINDOW_EXACT) {
                    flags |= AlarmManager.FLAG_STANDALONE;
                }
                if (alarmClock != null) {
                    flags |= AlarmManager.FLAG_WAKE_FROM_IDLE | AlarmManager.FLAG_STANDALONE;
                } else if (workSource == null && (callingUid < Process.FIRST_APPLICATION_UID
                        || Arrays.binarySearch(mDeviceIdleUserWhitelist,
                                UserHandle.getAppId(callingUid)) >= 0)) {
                    flags |= AlarmManager.FLAG_ALLOW_WHILE_IDLE_UNRESTRICTED;
                    flags &= ~AlarmManager.FLAG_ALLOW_WHILE_IDLE;
                }
    
                setImpl(type, triggerAtTime, windowLength, interval, operation, directReceiver,
                        listenerTag, flags, workSource, alarmClock, callingUid, callingPackage);
            }
        }
    }
    

    虽然有人觉得用AlarmManager能够在应用关闭的情况下,定时器还能再唤起,经过自己的测试,当杀掉应用程序的进程,AlarmManager的receiver也是接收不到消息的,但是我相信在这里定时器肯定是发送了,但是作为接收方的应用程序进程被杀掉了,执行不了对应的代码。不过有人也觉得AlarmManager更耗电,是因为我们执行定时任务的情况会频繁唤起cpu,但是如果只是用来只是执行延迟任务的话,个人觉得和Handler.postDelayed()相比应该也不会耗电多的。

    2.在上面的第四种方法,达到的延迟会一直通过Thread.sleep来达到延迟的话,会一直占用cpu的资源,这种方法不赞同使用。

    3.总结

    如上面我们看到的这样,如果是单纯的实现一个任务的延迟的话,我们可以用Handler.postDelayed()和AlarmManager.set()来实现,用(4)的方法Thread.sleep()的话,首先开启一个新的线程,然后会持有cpu的资源,用(1)的方法,Timer,会开启一个死循环的线程,这样在资源上面都有点浪费。

    如果大家还有更好的延迟解决方案,可以拿出来大家探讨,要是文章有不对的地方,欢迎拍砖。

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