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Android 源码分析 – Handler的同步屏障机制

  自认为对Handler的机制还比较熟悉,可是最近在洋神的wanAndroid上面看到一个关于Handler同步屏障的问答,不得不承认这确实是一个知识盲区。于是正好趁着空闲时间简单的研究了一下,本文将简单分析一下其中原理。
  本文参考资料:

  1. 每日问答 Handler应该是大家再熟悉不过的类了,那么其中有个同步屏障机制,你了解多少呢?
  2. Handler之同步屏障机制(sync barrier)

1. Handler中异步消息

  在介绍同步屏障的时候,我们先来看Handler中的异步消息。通常情况下,我们使用Handler向任务队列添加的Message都是同步的,如果我们想要添加一个异步的Message,由如下两个方式:

  1. Handler的构造方法有一个async参数,我们在new Handler的时候传为true就行了,后续使用该Handler添加的Message都是异步。
    private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {        msg.target = this;        if (mAsynchronous) {            msg.setAsynchronous(true);        }        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);    }
  1. 在创建Message对象时,直接调用MessagesetAsynchronous方法。

  在一般情况下,异步消息与同步并没有什么差别,但是一旦开启了同步屏障之后就有差别了。

2. 同步屏障

  一般来说,MessageQueue是严格按照一定的顺序来执行。但是此时如果有一个高优的任务需要被执行,应该怎么办呢?有人说,直接将Message的执行时间设置为当前时间就行了,可以是如果队列中有多个类似的Message,就不能保证你的Message能够在下次执行(就算是高优的任务,也不能打断正在执行的任务,所以只能是下次。)。
  此时就需要一个同步屏障了。当我们有一个高优的任务需要执行,此时我们可以向任务队列中插入一个同步屏障,用以阻碍队列中同步消息的执行。同步屏障的根本本质是当前Looper从任务队列中取出一个同步屏障之后,此时就会从任务队列中取出第一个异步消息,用来执行。
  同步屏障和异步消息的组合,就可以达到消息立即执行的目的。那如何开启同步屏障呢?可以调用MessageQueuepostSyncBarrier方法来开启,它的代码也是非常简单:

    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) {            final int token = mNextBarrierToken++;            final Message msg = Message.obtain();            msg.markInUse();            msg.when = when;            msg.arg1 = token;            Message prev = null;            Message p = mMessages;            if (when != 0) {                while (p != null && p.when <= when) {                    prev = p;                    p = p.next;                }            }            if (prev != null) { // invariant: p == prev.next                msg.next = p;                prev.next = msg;            } else {                msg.next = p;                mMessages = msg;            }            return token;        }    }

  当调用postSyncBarrier方法时,会向任务队列中插入一个target为null的Message,用来表示是一个同步屏障的Message。

3. 处理异步消息

  当我们开启了同步屏障,并且向任务队列中post了一个异步消息之后,Looper在轮询时遇到了同步屏障会在任务队列中寻找一个异步消息。我们来看具体的代码:

                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;                }

  从上面的代码中,我们知道,当MessageQueue取到一个target为null的Message是,会往后找到一个异步消息用来执行;当然如果没有取到异步消息,nextPollTimeoutMillis会被置为-1,从而导致队列一直休眠,直到有一个异步消息为止。

4. 应用

  现在我们了解了同步屏障的原理,但是有啥作用呢?同时仔细的同学应该会发现,在Api 28版本中,postSyncBarrier方法已经被标记为hide了,也就是说,谷歌爸爸不推荐我们使用。但是我们也可以从系统源码里面找到相关的应用,在ViewRootImplscheduleTraversals方法里面:

    void scheduleTraversals() {        if (!mTraversalScheduled) {            mTraversalScheduled = true;            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();            mChoreographer.postCallback(                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);            if (!mUnbufferedInputDispatch) {                scheduleConsumeBatchedInput();            }            notifyRendererOfFramePending();            pokeDrawLockIfNeeded();        }    }

  也许之前我们看过这部分的代码,当时可能不懂为什么会这样来Post一个Message。现在了解了同步屏障之后,我们明白了,是为了三大流程能够立即执行。
  借此,我们可以大开脑洞,如果我们有一个任务需要立即执行或者点击一个View需要立即响应,都可以通过同步屏障来执行。虽然现在postSyncBarrier方法被标记为hide,但是也不乏是一个可选的方法。

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