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关于android:Android中Handler的消息机制同步屏障

jiezi

ps: 本文是转载，浏览原文可读性会更好，文章开端会有原文链接

ps：源码是基于 android api 27 来剖析的，demo 是用 kotlin 语言写的。

后面咱们花了很长时间用两篇文章（Android 中 Handler 的音讯机制剖析（一）和 Android 中 Handler 的音讯机制剖析（二））剖析 Handler 的音讯机制，这一篇咱们来剖析 Handler 音讯机制中的一种性能叫同步屏障；Message 可分为 3 种：一般音讯、屏障音讯和异步音讯，其中一般音讯又叫同步音讯，屏障音讯又叫同步屏障；屏障音讯就是在音讯队列中插入一个屏障，在屏障之后的所有一般音讯都会被挡着，不能被解决，屏障不会挡住异步音讯；屏障音讯的目标是确保异步音讯的优先级，让异步音讯先执行。

咱们看看 MessageQueue 的 next 办法，看看哪些是屏障音讯；

Message next() {

    ......
    for (;;) {
        ......
        synchronized (this) {
            ......
            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());
            }
            ......
        }
        ......
    }
}

在 MessageQueue 的 next 办法中，获取以后将要执行的音讯时，对 Message 的 target（属于 Handler 类型）字段进行了判断，如果以后 Message 的 target 为空，那么以后的 Message 是屏障音讯，则屏蔽以后的 Message 以及后续所有同步音讯的执行，异步音讯不受影响，可能这样形容不是很让人了解；我举个例子，假如 msg1 是屏障音讯，msg1 的下一个音讯 msg2 是同步音讯，msg2 的下一个音讯是 msg3 是异步音讯，那么 msg1 和 msg2 就不会执行，msg3 就会执行；当 !msg.isAsynchronous() 为 true 时，msg 就是同步音讯。

增加同步屏障的操作在 MessageQueue 的 postSyncBarrier 办法，它在 UI 的绘制方面有用到，理解更多 UI 绘制过程中进行音讯屏障，可参考对 Android 中 View 的 post 办法进行摸索这篇文章，咱们且看 postSyncBarrier 办法；

public int postSyncBarrier() {return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}

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;

        Message prev = null;
        Message p = mMessages;

        //3、if (when != 0) {while (p != null && p.when <= when) {
                prev = p;
                p = p.next;
            }
        }

        //4、if (prev != null) { // invariant: p == prev.next
            msg.next = p;
            prev.next = msg;
        } else {
            msg.next = p;
            mMessages = msg;
        }
        return token;
    }
}

postSyncBarrier 办法调用了参数类型为 long 的 MessageQueue.postSyncBarrier 办法，该参数示意的是 MessageQueue 的 next 办法取出音讯的工夫；正文 1 示意 mNextBarrierToken 属性获取一个 int 类型的 token，它是该办法的返回值，当移除屏障时会应用到 token；正文 2 示意创立一个屏障音讯，为什么说是屏障音讯呢？因为这个音讯的 target 属性为空，看到没有，咱们这个 postSyncBarrier 办法外面没有给 音讯的 target 属性赋值；正文 3 中的 while 循环示意依据 when 属性，将同步屏障音讯从音讯队列中找到适合的地位；正文 4 中的 if 语句里的代码示意依据 when 属性，将同步屏障音讯增加到音讯队列的适合地位。

有了增加屏障音讯的操作那必定也有删除屏障音讯的操作，它的具体实现是在 MessageQueue 的 removeSyncBarrier 办法里；

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;

        //5、while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
            prev = p;
            p = p.next;
        }

        //6、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;

        //7、if (prev != null) {
            prev.next = p.next;
            needWake = false;

            //8、} 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);
        }
    }
}

MessageQueue 的 removeSyncBarrier 办法中的 token 参数要必须是咱们增加屏障音讯的返回值 token，否则删除屏障音讯就会失败；正文 5 示意先判断以后音讯 Message，是否是同步屏障音讯，如果以后音讯不是同步屏障音讯，则遍历音讯链表进行查找；正文 6 示意如果没有找到咱们指定要删除的屏障音讯，就抛出异样；正文 7 示意如果屏障音讯 p 还未执行，则删除该音讯，不必执行唤醒取音讯的线程；以后音讯是屏障音讯 p，那么删除该音讯后，还须要依据条件，进一步判断是否须要唤醒取音讯的线程。

好了，剖析了那么多，咱们来写一个 demo 来体验一下吧，这里咱们的 demo 性能有插入屏障音讯、插入一般音讯、插入异步音讯和移除屏障音讯（留神：demo 最小的 API 是 23）。

（1）新建一个 kotlin 语言类型的 Activity，名叫 MainActivity：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

companion object {
    var TAG: String = "MainActivity"
    var HANDLE_SYNCHRONOUS_MESSAGE: Int = 1
    var HANDLE_ASYNCHRONOUS_MESSAGE: Int = 2
    var EXIT: Int = 3
}

var token: Int = -1
var mH: Handler? = null
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)
    setContentView(R.layout.activity_main)
    MyT().start()
}

fun onClick(v: View) {when (v.id) {
        R.id.btn_1 -> {sendMessage("插入一条一般音讯",HANDLE_SYNCHRONOUS_MESSAGE,false)
        }
        R.id.btn_2 -> {sendMessage("插入一条异步音讯",HANDLE_ASYNCHRONOUS_MESSAGE,true)
        }
        R.id.btn_3 -> {postSyncBarrier();
        }
        R.id.btn_4 -> {removeSyncBarrier();
        }
    }
}

fun sendMessage(optinMessage: String,what: Int,asynchronous: Boolean) {Log.d(TAG,optinMessage)
    var msg: Message = Message.obtain();
    msg.what = what
    msg.isAsynchronous = asynchronous
    if (mH != null) {mH!!.sendMessage(msg)
    }
}

fun postSyncBarrier() {Log.d(TAG,"插入同步屏障")
    if (mH != null) {var mq: MessageQueue = mH?.getLooper()!!.queue
        var method: Method = MessageQueue::class.java.getDeclaredMethod("postSyncBarrier")
        method.isAccessible = true
        token = (method.invoke(mq)) as Int
    }
}

fun removeSyncBarrier() {if (token != -1) {Log.d(TAG,"移除同步屏障")
        if (mH != null) {var mq: MessageQueue = mH?.getLooper()!!.queue
            var method: Method = MessageQueue::class.java.getDeclaredMethod("removeSyncBarrier",Int::class.java)
            method.isAccessible = true
            method.invoke(mq,token)
        }
        token = -1
    }
}

override fun onPause() {super.onPause()
    if (mH != null) {mH!!.sendEmptyMessage(EXIT)
    }
}

override fun onDestroy() {super.onDestroy()
    if (mH != null) {mH!!.removeCallbacksAndMessages(null)
        mH = null
    }
}

inner class MyH(looper: Looper) : Handler(looper) {override fun handleMessage(msg: Message?) {super.handleMessage(msg)
        when (msg?.what) {
            HANDLE_SYNCHRONOUS_MESSAGE -> {Log.d(TAG, "解决同步音讯");
            }
            HANDLE_ASYNCHRONOUS_MESSAGE -> {Log.d(TAG, "解决异步音讯");
            }
            EXIT -> {Looper.myLooper().quit()}
        }
    }
}

inner class MyT : Thread() {override fun run() {super.run()
        Looper.prepare()
        mH = MyH(Looper.myLooper())
        Looper.loop()}
}

}

（2）新建 MainActivity 对应的布局文件 activity_main.xml：

<?xml version=”1.0″ encoding=”utf-8″?>
<LinearLayout

xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
tools:context="com.xe.handlerdemo3.MainActivity">
<Button
    android:id="@+id/btn_1"
    android:layout_width="match_parent"
    android:text="插入一条一般音讯"
    android:onClick="onClick"
    android:layout_height="wrap_content" />
<Button
    android:id="@+id/btn_2"
    android:layout_width="match_parent"
    android:text="插入一条异步音讯"
    android:onClick="onClick"
    android:layout_height="wrap_content" />
<Button
    android:id="@+id/btn_3"
    android:layout_width="match_parent"
    android:text="插入一条屏障音讯"
    android:onClick="onClick"
    android:layout_height="wrap_content" />
<Button
    android:id="@+id/btn_4"
    android:layout_width="match_parent"
    android:text="移除屏障音讯"
    android:onClick="onClick"
    android:layout_height="wrap_content" />

</LinearLayout>

程序运行时，界面展现如下所示：

图片

当我点击“插入一条屏障音讯”按钮后再点击“插入一条一般音讯”按钮，日志输入如下所示，发现没有看到 MyH 解决一般音讯；

10-05 22:54:46.678 13496-13496/com.xe.handlerdemo3 D/MainActivity: 插入同步屏障
10-05 22:55:01.336 13496-13496/com.xe.handlerdemo3 D/MainActivity: 插入一条一般音讯

当我持续点击“插入一条异步音讯”按钮后，日志打印如下所示，发现 MyH 解决了异步音讯；

10-05 22:57:43.228 13496-13496/com.xe.handlerdemo3 D/MainActivity: 插入一条异步音讯
10-05 22:57:43.229 13496-13661/com.xe.handlerdemo3 D/MainActivity: 解决异步音讯

当我持续点击“移除屏障音讯”按钮时，日志打印如下所示，发现 MyH 解决了之前没有解决的一般音讯；

10-05 23:05:01.587 16365-16400/com.xe.handlerdemo3 D/MainActivity: 解决同步音讯

本篇文章写到这里就完结了，因为技术水平无限，文章中难免会出错，欢送大家批评指正。

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