handler解析(3)-同步消息、异步消息、同步屏障

news2024/9/21 18:42:41

Message分为3种:普通消息(同步消息)、屏障消息(同步屏障)和异步消息。我们通常使用的都是普通消息,而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,因此可以这样认为: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。

同步消息

也就是我一般使用的Message,再通过Handler进行sendMessage到消息队列,前提是构造Handler时候传的构造参数async为false


Handler mHandler = new Handler()
//或者
Handler mHandler = new Handler(true)

通过以上mHandler发送的Message都是同步消息,且Message会与该mHandler绑定,即:


private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    //将Handler赋值给Message的target变量
    msg.target = this;
    //mAsynchronous为false,为同步消息
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

异步消息

根据前面同步消息的发送流程可以知道,只要通过构造参async为true的Handler发送的Message都为异步消息,即:

        msg.setAsynchronous(true);

同步屏障

同步屏障是通过MessageQueue的postSyncBarrier方法插入到消息队列的。

 private int postSyncBarrier(long when) {
        synchronized (this) {
            final int token = mNextBarrierToken++;
            //1、屏障消息和普通消息的区别是屏障消息没有tartget。
            final Message msg = Message.obtain();
            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            msg.arg1 = token;

            Message prev = null;
            Message p = mMessages;
            //2、根据时间顺序将屏障插入到消息链表中适当的位置
            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;
            }
            //3、返回一个序号,通过这个序号可以撤销屏障
            return token;
        }
    }

postSyncBarrier方法就是用来插入一个屏障到消息队列的,可以看到它很简单,从这个方法我们可以知道如下:

  • 屏障消息和普通消息的区别在于屏障没有tartget,普通消息有target是因为它需要将消息分发给对应的target,而屏障不需要被分发,它就是用来挡住普通消息来保证异步消息优先处理的。
  • 屏障和普通消息一样可以根据时间来插入到消息队列中的适当位置,并且只会挡住它后面的同步消息的分发。
  • postSyncBarrier返回一个int类型的数值,通过这个数值可以撤销屏障。
  • 插入普通消息会唤醒消息队列,但是插入屏障不会。

同步屏障的工作原理

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MessageQueue是通过next方法来获取消息的。

Message next() {
			//1、如果有消息被插入到消息队列或者超时时间到,就被唤醒,否则阻塞在这。
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

            synchronized (this) {        
                Message prevMsg = null;
                Message msg = mMessages;
                if (msg != null && msg.target == null) {//2、遇到屏障  msg.target == null
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    //3、遍历消息链表找到最近的一条异步消息
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                if (msg != null) {
                	//4、如果找到异步消息
                    if (now < msg.when) {//异步消息还没到处理时间,就在等会(超时时间)
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        //异步消息到了处理时间,就从链表移除,返回它。
                        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 {
                    // 如果没有异步消息就一直休眠,等待被唤醒。
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
			//。。。。
        }
    }

可以看到,在注释2如果碰到屏障就遍历整个消息链表找到最近的一条异步消息,在遍历的过程中只有异步消息才会被处理执行到 if (msg != null){}中的代码。可以看到通过这种方式就挡住了所有的普通消息。

移除屏障

移除屏障可以通过MessageQueue的removeSyncBarrier方法:

//注释已经写的很清楚了,就是通过插入同步屏障时返回的token 来移除屏障
/**
     * Removes a synchronization barrier.
     *
     * @param token The synchronization barrier token that was returned by
     * {@link #postSyncBarrier}.
     *
     * @throws IllegalStateException if the barrier was not found.
     *
     * @hide
     */
    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;
            //找到token对应的屏障
            while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
                prev = p;
                p = p.next;
            }
            final boolean needWake;
            //从消息链表中移除
            if (prev != null) {
                prev.next = p.next;
                needWake = false;
            } else {
                mMessages = p.next;
                needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;
            }
            //回收这个Message到对象池中。
            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);//唤醒消息队列
            }
    }

应用

异步消息需要同步屏障的辅助,但同步屏障我们无法手动添加,因此了解系统何时添加和删除同步屏障是非常必要的。只有这样,才能更好地运用异步消息这个功能,知道为什么要用和如何用

了解同步屏障需要简单了解一点屏幕刷新机制的内容。放心,只需要了解一丢丢就可以了。

我们的手机屏幕刷新频率有不同的类型,60Hz、120Hz等。60Hz表示屏幕在一秒内刷新60次,也就是每隔16.6ms刷新一次。屏幕会在每次刷新的时候发出一个 VSYNC 信号,通知CPU进行绘制计算。具体到我们的代码中,可以认为就是执行onMesure()onLayout()onDraw()这些方法。好了,大概了解这么多就可以了。

了解过 view 绘制原理的读者应该知道,view绘制的起点是在 viewRootImpl.requestLayout() 方法开始,这个方法会去执行上面的三大绘制任务,就是测量布局绘制。但是,重点来了:

调用requestLayout()方法之后,并不会马上开始进行绘制任务,而是会给主线程设置一个同步屏障,并设置 ASYNC 信号监听。

当 ASYNC 信号的到来,会发送一个异步消息到主线程Handler,执行我们上一步设置的绘制监听任务,并移除同步屏障

这里我们只需要明确一个情况:调用requestLayout()方法之后会设置一个同步屏障,知道ASYNC信号到来才会执行绘制任务并移除同步屏障。(这里涉及到Android屏幕刷新以及绘制原理更多的内容,本文不详细展开,感兴趣的读者可以点击文末的连接阅读。)

那,这样在等待ASYNC信号的时候主线程什么事都没干?是的。这样的好处是:保证在ASYNC信号到来之时,绘制任务可以被及时执行,不会造成界面卡顿。但这样也带来了相对应的代价:

  • 我们的同步消息最多可能被延迟一帧的时间,也就是16ms,才会被执行
  • 主线程Looper造成过大的压力,在VSYNC信号到来之时,才集中处理所有消息

改善这个问题办法就是:使用异步消息。当我们发送异步消息到MessageQueue中时,在等待VSYNC期间也可以执行我们的任务,让我们设置的任务可以更快得被执行且减少主线程Looper的压力。

可能有读者会觉得,异步消息机制本身就是为了避免界面卡顿,那我们直接使用异步消息,会不会有隐患?这里我们需要思考一下,什么情况的异步消息会造成界面卡顿:异步消息任务执行过长、异步消息海量。

如果异步消息执行时间太长,那即时是同步任务,也会造成界面卡顿,这点应该都很好理解。其次,若异步消息海量到达影响界面绘制,那么即使是同步任务,也是会导致界面卡顿的;原因是MessageQueue是一个链表结构,海量的消息会导致遍历速度下降,也会影响异步消息的执行效率。所以我们应该注意的一点是:

不可在主线程执行重量级任务,无论异步还是同步

那,我们以后岂不是可以直接使用异步Handler来取代同步Handler了?是,也不是。

同步Handler有一个特点是会遵循与绘制任务的顺序,设置同步屏障之后,会等待绘制任务完成,才会执行同步任务;而异步任务与绘制任务的先后顺序无法保证,在等待VSYNC的期间可能被执行,也有可能在绘制完成之后执行。因此,我的建议是:如果需要保证与绘制任务的顺序,使用同步Handler;其他,使用异步Handler

参考文章:

Handler机制——同步屏障_maove的博客-CSDN博客_同步屏障

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