关于System.nanoTime

System.currentTimeMills与System.nanoTime实际都是时间间隔，只不过两个时间的起始时间衡量不一致。

我们比较常用的，实际是System.currentTimeMills()，这个时间是以1970-01-01起始，到系统显示时间的间隔。

所以，只要改系统时间，这个方法的返回时间就会相应改变。

而System.nanoTime，与系统设置时间无关，同一个jvm中，System.nanoTime的起始是一致的。因此，改变系统时间，也不会改变System.nanoTime，此外，System.nanoTime的时间精度更高。适合用于计算时间间隔。

而在okio中的超时机制，就是使用System.nanoTime来进行计算的。

Timeout

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Timeout是一个类，只有3个成员变量需要关注。

1. timeoutNanos：超时时间，相当于duration
2. deadlineNanoTime：最终超时时间点，相当于System.nanoTime+timeout=dealineNanoTime
3. hasDeadLine：是否有deadLine，一般设置了第二个参数，第三个参数就自动为true。

AsyncTimeout

Timeout的子类。

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只有4个public方法。enter和exit方法都是在sink和source方法调用的。

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有一个静态变量head，还有一个next指针，说明AsyncTimeout维护了一个AsyncTimeout类型的链表。

由于4个public方法中，enter和exit方法都是被source和sink方法调用的，source和sink又是概念相似的方法，所以下面只介绍source方法。

source

public final Source source(final Source source) {
  return new Source() {
    @Override public long read(Buffer sink, long byteCount) throws IOException {
      boolean throwOnTimeout = false;
      enter();// 调用enter
      try {
        long result = source.read(sink, byteCount);// 读取数据
        throwOnTimeout = true;
        return result;
      } catch (IOException e) {
        throw exit(e);
      } finally {
        exit(throwOnTimeout);// 检查是否超时，超时抛异常
      }
    }

    @Override public void close() throws IOException {
      boolean throwOnTimeout = false;
      try {
        source.close();
        throwOnTimeout = true;
      } catch (IOException e) {
        throw exit(e);
      } finally {
        exit(throwOnTimeout);
      }
    }

    @Override public Timeout timeout() {
      return AsyncTimeout.this;
    }

    @Override public String toString() {
      return "AsyncTimeout.source(" + source + ")";
    }
  };
}

source方法很简单，只是在read方法之前，调用enter方法，在read方法之后，调用了exit方法。

enter

public final void enter() {
  if (inQueue) throw new IllegalStateException("Unbalanced enter/exit");
  long timeoutNanos = timeoutNanos();
  boolean hasDeadline = hasDeadline();
  if (timeoutNanos == 0 && !hasDeadline) {
    return; // No timeout and no deadline? Don't bother with the queue.
  }
  inQueue = true;// 标记入队列了
  scheduleTimeout(this, timeoutNanos, hasDeadline);// 静态方法
}

enter方法只标记了inQueue为true和调用了scheduleTimeout方法。 

private static synchronized void scheduleTimeout(
    AsyncTimeout node, long timeoutNanos, boolean hasDeadline) {
  // Start the watchdog thread and create the head node when the first timeout is scheduled.
  if (head == null) {// 创建head指针
    head = new AsyncTimeout();
    new Watchdog().start();// 开启一个线程监听队列中超时的节点
  }

  long now = System.nanoTime();
  if (timeoutNanos != 0 && hasDeadline) {
    // Compute the earliest event; either timeout or deadline. Because nanoTime can wrap around,
    // Math.min() is undefined for absolute values, but meaningful for relative ones.
    node.timeoutAt = now + Math.min(timeoutNanos, node.deadlineNanoTime() - now);
  } else if (timeoutNanos != 0) {
    node.timeoutAt = now + timeoutNanos;
  } else if (hasDeadline) {
    node.timeoutAt = node.deadlineNanoTime();
  } else {
    throw new AssertionError();
  }// 求出当前节点的最终超时时间点

  // Insert the node in sorted order.
  long remainingNanos = node.remainingNanos(now);// 求出当前节点的剩余时间
  // 按剩余时间，按顺序插入链表
  for (AsyncTimeout prev = head; true; prev = prev.next) {
    if (prev.next == null || remainingNanos < prev.next.remainingNanos(now)) {
      node.next = prev.next;
      prev.next = node;
      if (prev == head) {
        AsyncTimeout.class.notify(); // Wake up the watchdog when inserting at the front.
      }
      break;
    }
  }
}

总结下scheduleTimeout方法：

1. 调用enter方法时，如果head为null，就创建一个head，并开启一个WatchDog线程（后面会讲）。
2. 求出当前节点的deadline时间点，和剩余时间。
3. 根据剩余时间，按序插入链表。
4. 如果当前链表只有自己一个有效节点（prev == head），就调用AsyncTimeout.class.notify（后面会讲为什么要调用notify）。

WatchDog

private static final class Watchdog extends Thread {
  Watchdog() {
    super("Okio Watchdog");
    setDaemon(true);// 守护线程。不影响JVM退出
  }

  public void run() {
    while (true) {
      try {
        AsyncTimeout timedOut;
        synchronized (AsyncTimeout.class) {
          timedOut = awaitTimeout();

          // Didn't find a node to interrupt. Try again.
          if (timedOut == null) continue;

          // The queue is completely empty. Let this thread exit and let another watchdog thread
          // get created on the next call to scheduleTimeout().
          // 如果等了60s，返回的还是head，就直接不等了，等下一个节点插入的时候，再开始一个新的watchdog线程
          if (timedOut == head) {
            head = null;
            return;
          }
        }

        // Close the timed out node.
        timedOut.timedOut();// 调用超时节点的timeout方法
      } catch (InterruptedException ignored) {
      }
    }
  }
}

总结下WatchDog线程：

1. WatchDog是一个demon线程，即守护线程。当虚拟机中用户线程数为0时，虚拟机就会退出。而守护线程是不会影响虚拟机退出的。
2. 调用awaitTimeout获取一个超时的节点，如果节点为null，continue，再重新获取节点。
3. 如果超时节点为head，就说明当前队列为空，直接退出线程。
4. 如果超时节点不为空，且不为head，调用节点的timeout方法。

下面看下awaitTimeout是怎么获取一个超时节点的：

static @Nullable AsyncTimeout awaitTimeout() throws InterruptedException {
  // Get the next eligible node.，head不是一个有效节点，head.next才是第一个有效节点
  AsyncTimeout node = head.next;

  // The queue is empty. Wait until either something is enqueued or the idle timeout elapses.
  if (node == null) {
    long startNanos = System.nanoTime();
    // 等待60s，只有调用enter()的时候才会调用notify,所以这里是检查到没有有效节点的时候，
    // 就等待60s，看有没有新节点插入
    AsyncTimeout.class.wait(IDLE_TIMEOUT_MILLIS);
    return head.next == null && (System.nanoTime() - startNanos) >= IDLE_TIMEOUT_NANOS
        ? head  // The idle timeout elapsed. 超时了
        : null; // The situation has changed. 插入了新的节点，返回null，触发WatchDog调用continue，重新回到这个方法
  }

  long waitNanos = node.remainingNanos(System.nanoTime());

  // The head of the queue hasn't timed out yet. Await that.
  if (waitNanos > 0) {
    // Waiting is made complicated by the fact that we work in nanoseconds,
    // but the API wants (millis, nanos) in two arguments.
    long waitMillis = waitNanos / 1000000L;
    waitNanos -= (waitMillis * 1000000L);
    AsyncTimeout.class.wait(waitMillis, (int) waitNanos);// 等待剩余时间，返回null，重新触发调用该方法
    return null;
  }
    // 这个节点的deadLine已经过了，从链表中移除这个节点
  // The head of the queue has timed out. Remove it.
  head.next = node.next;
  node.next = null;
  return node;
}

1. 如果队列中只有head，即没有有效节点的时候，等待60s。
   •   当线程被唤醒时，只有两种可能，一种是插入了一个新的节点（即上面scheduleTimeout中的AsyncTimeout.class.notify方法），返回null，告诉WatchDog重新获取一遍节点；一种是超时，这时候，head.next还是null，返回head，告诉WatchDog不要再等了，直接退出线程。
2. 如果head.next不为空
   • 获取节点的剩余时间：remainingNanos
   • 如果remainingNanos>0，就调用wait方法，并再次返回null。
   • 否则就将节点移出队列，并且调用节点的timeout方法。

所以再次总结下，WatchDog干的事情就是，顺序遍历AysncTimeout链表（这大概就是为啥叫AsyncTimeout，开启了个线程专门监听有谁超时了）。如果遍历到有节点超时了，就调用节点的timeout方法。如果没有超时，就调用wait方法，等待节点的剩余时间，再去看链表中有没有超时的节点。

exit

前面介绍的source方法中，enter方法已经介绍完了。enter主要干的事情就是，如果head为空，就创建一个head，并开启一个WatchDog线程监听队列中的超时节点，如果有超时节点，就调用节点的timeout方法。如果head不为空，就获取当前节点的剩余时间，并按顺序插入链表。

这时候再想下，超时节点调用timeout方法很正常，但按WatchDog这么个遍历方法，链表中的所有节点都得超时。所以肯定有个机制，没有超时的节点，要及时移出队列。

所以这就是为什么source.read方法，前有一个enter方法，后有一个exit方法。

final void exit(boolean throwOnTimeout) throws IOException {
  boolean timedOut = exit();
  if (timedOut && throwOnTimeout) throw newTimeoutException(null);
}

public final boolean exit() {
  if (!inQueue) return false;
  inQueue = false;
  return cancelScheduledTimeout(this);
}

private static synchronized boolean cancelScheduledTimeout(AsyncTimeout node) {
  // Remove the node from the linked list.
  for (AsyncTimeout prev = head; prev != null; prev = prev.next) {
    if (prev.next == node) {
      prev.next = node.next;
      node.next = null;
      return false;
    }
  }

  // The node wasn't found in the linked list: it must have timed out!
  return true;
}

cancelScheduledTimeout方法，如果队列有这个节点（说明还没超时），就移出这个节点，并返回false，否则返回true。

exit方法，根据cancelScheduledTimeout方法的返回值，如果返回true，会抛出newTimeoutException中定义的exception。

实例：socket

public static Source source(Socket socket) throws IOException {
  if (socket == null) throw new IllegalArgumentException("socket == null");
  if (socket.getInputStream() == null) throw new IOException("socket's input stream == null");
  AsyncTimeout timeout = timeout(socket);// 调用timeout方法。
  Source source = source(socket.getInputStream(), timeout);
  return timeout.source(source);
}

private static AsyncTimeout timeout(final Socket socket) {
  return new AsyncTimeout() {
      // 定义newTimeoutExeception
    @Override protected IOException newTimeoutException(@Nullable IOException cause) {
      InterruptedIOException ioe = new SocketTimeoutException("timeout");
      if (cause != null) {
        ioe.initCause(cause);
      }
      return ioe;
    }
    // 这个方法会在WatchDog检测到已经到达deadline的时候，调用
    // 调用socket.close之后，socket对应的inputStream和outputStream都会被调用close
    // 当inputStream.read方法过程中,inputStream被关闭了，会抛出IOException
    @Override protected void timedOut() {
      try {
        socket.close();
      } catch (Exception e) {
        logger.log(Level.WARNING, "Failed to close timed out socket " + socket, e);
      } catch (AssertionError e) {
        if (isAndroidGetsocknameError(e)) {
          // Catch this exception due to a Firmware issue up to android 4.2.2
          // https://code.google.com/p/android/issues/detail?id=54072
          logger.log(Level.WARNING, "Failed to close timed out socket " + socket, e);
        } else {
          throw e;
        }
      }
    }
  };
}

上面一直说，如果WatchDog检测到节点超时了，会调用节点的timeout方法。下面看下timeout方法是如何阻断整个链路的。

在这个socket的示例方法中，timedout方法中调用了socket.close方法。

根据socket.close方法的注释，如果socket被关闭了，socket的inputStream和outputStream都会被调用close方法。

而inputStream被调用close，那么一直等待服务端的inputStream.read方法会被中断，直接抛出IOException。

再看回上面的一个方法source方法：

如果socket被调用close，source.read方法会抛出IOException。

抛出IOException的时候，会再次调用exit方法。大家应该还记得exit方法，是用来看节点还在不在队列中（节点是否超时），如果不在会抛出newTimeoutException方法定义的异常。 

所以，通过上面的例子，就可以知道Source中的timeout方法是用来调用一些关闭资源的方法的。

最后的最后，总结一下：

1. 当调用AsyncTimeout.source方法时，相当于在原来的source.read方法前后，分别调用了enter和exit方法。enter方法相当于创建了一个节点插入AsyncTimeout维护的超时链表中。而exit方法则是用来将自己从链表中移除。
2. AsyncTimeout中的WatchDog线程会顺序遍历链表中的节点，如果超时，会调用节点的timeout方法。
3. Source的timedout方法中，一般会调用close方法，阻断source.read方法。