原文链接 Android Sync Barrier机制
诡异的假死问题
前段时间，我的项目上遇到了一个假死问题，随机呈现，无固定复现法则，大量频繁随机操作后，便会呈现假死，整个利用无奈操作，不会响应事件，会产生各种奇怪的ANR，且trace不固定。十分之诡异。
通过大量的复现钻研和剖析， 以及大神的指导后，发现与同步屏障（Sync Barrier）有关系，于是发现有必要钻研一下这个货色。
什么是Sync Barrier机制
这是安卓线程音讯队列外面的一个新减少的货色，这么说还是太形象，咱们从头说起这件事件：
安卓的音讯队列机制
音讯队列，或者叫做Event Loop，通常在任何一个GUI应用程序外面都会有的，利用大部分工夫处于Idle状态，当有事件产生时，比方用户点了一个button，而后开始响应此事件。安卓也是一个GUI应用程序，绝大多数都是带有GUI的应用程序，那么安卓 外面是如何实现这个EventLoop的呢，它是用Looper和MessageQueue，以及Handler，以一种音讯队列的形式来实现loop。
有肯定教训的同学对这些货色必定不生疏，因为它们在理论的开发过程中相当常见，比如说对于UI的操作只能放在主线程外面，那么当工作线程想要更新UI时就须要用Handler发一个音讯，或者post一个Runnable。或者当你想延后一段时间执行某种操作，就能够用postDelayed。这些都是十分惯例的操作了。对于工作线程，如果想启用音讯队列，就用Looper#prepare就能够了，当然了，要记得quit。
外部原理下面也不是很简单，就是Looper会给线程绑定一个音讯队列，即是MessageQueue，这是一个有限循环的队列，一直的轮询队列，当有新的音讯时就去解决，否则就期待。主线程，安卓框架层在创立利用过程的时候就会给主线程默认创立好MessageQueue，所以就能够向其发消息（sendMessage）或者postDelayed，它们实质上都是一样的，都是向MessageQueue中入队一个音讯，稍后它便会失去解决。
同步音讯与异步音讯
这个MessageQueue机制，就是队列，也就是说合乎队列的特点，先进先出（FIFO，First-In First Out），就是说你先post的音讯，必定是先被解决，后post的后处理，即便有delay时候，也是看谁先到，谁先到谁先被解决。因而，这外面的音讯全是同步，也就是说所有音讯都是程序解决，这就是同步音讯。
异步音讯，也就是说某个音讯，想被最高优先级解决，忽视发送音讯的机会，比如说队列外面有8个音讯，如何想让某个音讯最先被解决？这时队列就变成了优先队列，有优先级的队列。那么具备高优先级的音讯也是异步音讯（Asynchronous Message）。即便是最初退出队列的，但因为是异步音讯，它会被先解决，并不是FIFO，此可了解 为异步。
Sync Barrier用以实现优先队列
说了这么多，Sync Barrier就是安卓 外部用以实现优先级队列的一种形式。
当队列中呈现Sync barrier（具体实现上就是Message#target为null）时，就会疏忽所有同步音讯，寻找异步音讯（isAsynchrouns为true）的音讯，而后优先解决它。
须要留神的是，把音讯标记为异步，以及向音讯队列中发送Sync barrier，这些API全部都是hide的，也就是说app中是无奈应用的，通过反射兴许能调用胜利，但危险也较大，后续会被谷歌限度调用。换言之，这货色只能在Frameworks层外部本人应用。
为什么要有Sync Barrier
说了这么多，其实实质上，这货色就是一个优先队列，给要解决的音讯加一个优先级机制，那这有什么理论用处呢？
音讯队列这货色是在安卓一诞生就有了的货色，大部分时候它也没有什么问题。但有一个事件，就是安卓操作系统的UI晦涩度远不迭水果平台（iOS），起因就是在于水果平台的UI渲染是整个零碎中最高优先执行。
有同学会说安卓外面也是这样啊，你想UI都只能在主线程外面操作（因而主线程也叫UI线程）。只能在主线程中操作UI，就能保障UI渲染是最高优先级吗？当然不是了。因为整个应用程序的默认线程就是主线程，换句话说，如果你不显著的去做线程切换，或者启用工作线程，那么所有事件都产生在主线程外面，当然 也包含了UI渲染，因而UI的渲染与你在主线程时面post一个音讯的优先级是一样的。
如何让UI渲染在主线程中以最高优先级运行？于是就有了Sync barrier机制，这货色就是为了让音讯队列有优先级，并且没有凋谢给app应用。能够去看一下ViewRootImpl（这货是专门负责ViewTree渲染的，也即能够了解为负责UI渲染的）的几个perform，它都是异步音讯，也即会开启Sync barrier，它发送的音讯将会是最高优先级的，会被优先解决。
次要在哪里用Sync barrier
后面提到了，Sync barrier这玩意儿并不是给app开发同学用的，很多相干的接口并没有凋谢进去，这是为了进步UI渲染而设计的货色。因而这货色次要是用在了UI渲染过程中。
认真查看ViewRootImpl的源码能够发现，每次渲染View tree之前都会先给主线程插入一个Sync barrier，以挡住同步音讯，以保障渲染被主线程优先执行到。
@UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.R, trackingBug = 170729553) void scheduleTraversals() { if (!mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = true; mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); mChoreographer.postCallback( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); notifyRendererOfFramePending(); pokeDrawLockIfNeeded(); } } void unscheduleTraversals() { if (mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = false; mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier); mChoreographer.removeCallbacks( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); } } void doTraversal() { if (mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = false; mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier); performTraversals(); } }这里的逻辑略简单一些，View tree自身的处理过程，也即三大步measure, layout和draw，也就是performTraversal自身并没有异步音讯，它是在筹备渲染的时候放一个sync barrier，而在具体解决每一帧前就移除了sync barrier，这里为何要这样，还没有齐全想分明。通过搜寻ViewRootImpl能够发现只有input event，keyevent 以及与用户输出相干的音讯被设置为了asynchronous，也就是说用户事件响应被进步了优先级，而view tree的渲染，即UI的每一帧，其实并没有被晋升优先级。因为UI刷的每一帧是以固定频率刷新的，Choreographer 从硬件失去vsync脉冲信号，而后回调给ViewRootImpl让其渲染每一帧（也即是performTraversal）。
Sync Barrier会引发什么问题
说实话，这套机制，实现的并不怎么优雅，因为，毕竟它并不是在最后的设计之初就思考到的货色，它的整体运行机制并不欠缺，十分依赖于调用者的应用，所以它的相干API并未有凋谢进去。
它有三步，先发一个Sync barrier，而后发送异步音讯，而后再移除Sync barrier。
只有UI渲染（ViewTree的相干操作，才须要这样做），大部分其余的音讯都是同步的，并不需要这样搞。当有Sync barrier时，音讯队列在解决音讯的时候会疏忽掉所有的同步音讯（也即是惯例音讯），优先解决异步音讯，直到Sync barrier移除，也是须要手动移除的。Sync barrier须要手动移除是最坑的。
因而，如果要解决的异步特地多，或者逻辑出错Sync barrier没有被移除，那就喜剧 了，就会导致音讯队列中的大量惯例音讯无奈失去解决，队列就会进行工作，利用会呈现随机的ANR，以及假死。
如何调试
很可怜，Sync barrier导致的问题很难调试，甚至很难被发现，通常都是ANR或者说卡死问题。
那么首先能够依照ANR和卡死的惯例剖析形式去剖析，如果都未发现显著的问题时，比方没有显著的耗时的操作，也没有死锁，也没有被硬件和IO阻塞，也没有进入死循环。
这些惯例的剖析，都没有发现问题。这时就能够思考是不是Sync barrier在搞鬼。特地当波及一些诡异的UI状态时，比方某个View只显示 了一半，比方某一个View没有显示 齐全，比方只有背景没有前景，等等，当排除了其余惯例问题时，就很可能是Sync barrier有异样导致的。
另外，如果有能力批改Frameworks的话，能够给MessageQueue减少dump信息，把队列中的所有音讯都打印进去，以及把Sycn barrier也都打印进去，这样可能比较清楚看到，队列外部的状况，天然也可能发现异常的Sync barrier。
如何防止Sync Barrier搞鬼
后面提到过，这套货色都是Frameworks层外部的机制，并没有凋谢给app应用，而Frameworks外部的逻辑一般来说还是相当强壮的，绝大多数时候并不会出问题。当然了，各个厂商外部搞的各种所谓优化，倒是有可能会引发问题。
在理论开发过程中，引发Sync barrier的最多场景就是自定义View。对于自定义View，是可能在非主线程调用其invalidate的，当有大量的非主线程调用invalidate时，就有可能恰好与主线程的渲染产生交互，具体case十分corner要刚巧非主线程在postInvalide，而后主线程也刚巧在发送异步音讯，就可能使得Sync barrier没有被移除，从而导致问题。
这就须要咱们在编码阶段做好封装，对于自定义View的刷新触发逻辑做好封装，做一下线程切换，以保障是在主线程外面执行invalidate。因为裸露进来的接口，是没有方法管制的，你没有方法让所有调用者都在主线程外面调用你的接口。
参考资料
- Handler sync barrier（同步屏障）
- Android 同步屏障机制(Sync Barrier)/)
- 同步屏障？阻塞唤醒？和我一起重读 Handler 源码
- 同步屏障与异步音讯，从入门到放弃
- 面试官：如何进步Message的优先级
- 今日头条 ANR 优化实际系列 - Barrier 导致主线程假死