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Android同步屏障機制sync?barrier實例應用詳解_Android

作者：低調函數 ? 更新時間： 2023-04-12 編程語言

一、概述

簡單理解為 異步消息插隊并優先執行。

場景：排隊買票

  • 先來了一個普通用戶來排隊，買完票走了。
  • 后面又來了一個VIP用戶A來買票 就一直站在賣窗口這里 也不走（ps：添加屏障 )
  • 緊接者又來了一個普通用戶C，再后面又來了VIP用戶B
  • VIP A 對VIP B 說，哥們不要排隊直接來窗口買票，VIP B買完票走了，VIP A 被 某個哥們叫走了（移除屏障）
  • 這個時候終于輪到普通用戶C買票了。

二、系統應用

簡單的來說就是優于事件回調執行，為了做一些優先級更高的操作 比如 視圖刷新。

當一個Handler消息來時 會優先于執行同步屏障消息事件。

以便系統底層可以做一些比上層業務更加重要的消息事件 ，所以 這個方法 被注解成hide 也是系統給自己開了一道后門。不然的話把方法公開給應用去使用，那么很可能把系統卡頓而導致掉幀。

  • 申請VSYNC信號前加入屏障，保證被優先執行
  • 這里的handler就是主線程的handler
   void scheduleTraversals() {
       if (!mTraversalScheduled) {
           mTraversalScheduled = true;
           //設置同步障礙，確保mTraversalRunnable優先被執行
           mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
           //內部持有Handler關聯主looper, 然后通過Handler發送了一個異步消息到主線程messageQueue
           mChoreographer.postCallback(
                   Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
           。。。。
       }
   }

以上說明申請VSYNC信號非常重要，如果申請VSYNC不及時會造成屏幕不流暢卡頓現象，所以說Android是不允許在主線程做耗時操作的一個重要原因，因為當前一個消息正在onHandlerMesage中(main)做耗時操作，那么VSYNC申請會處于一個等待狀態 造成屏幕無法在16.6ms內刷新（一般來說屏幕刷新頻率 主流為60Hz ,也就是16.6ms刷新一次）

當等待到一個VSYNC的信號后，回調callback里的mTraversalRunnable任務

自己被執行了才移除屏障，進行View的繪制流程

void doTraversal() {
        if (mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = false;
          //移除消息屏障  
         mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
            if (mProfile) {
                Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
            }
            performTraversals();
            if (mProfile) {
                Debug.stopMethodTracing();
                mProfile = false;
            }
        }
    }

三、源碼實現

3.1 Message分類

Handler中的Message可以分為兩類：同步消息、異步消息。消息類型可以通過以下函數得知

//Message.java
public boolean isAsynchronous() {
    return (flags & FLAG_ASYNCHRONOUS) != 0;
}

一般情況下這兩種消息的處理方式沒什么區別，只有在設置了同步屏障時才會出現差異。

3.2 MessageQueue的特殊處理

3.2.1 MessageQueue.postSyncBarrier

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;
    }
}

該函數僅僅是創建了一個Message對象并加入到了消息鏈表中。乍一看好像沒什么特別的，但是這里面有一個很大的不同點是該Message沒有target, 這也就意味著被looper取出后不經過handler執行。

postSyncBarrier創建的空消息和普通消息的差異：沒有targer:Handler

我們通常都是通過Handler發送消息的，Handler中發送消息的函數有post***、sendEmptyMessage以及sendMessage等函數，而這些函數最終都會調用enqueueMessage函數：可以看到enqueueMessage為msg設置了target字段

//Handler.java
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    //...
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

然后在looper中轉發給Handler處理：

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();  
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
        for (;;) {
           //取出消息，沒有消息則阻塞
            Message msg = queue.next();
            msg.target.dispatchMessage(msg);
       }
}

注意的是 添加消息屏障并沒有調用 nativeWake(mPtr) 來喚醒線程。

而通過enqueueMessage 消息是有去調用nativeWake(mPtr) 來喚醒線程的。(ps:當主線程阻塞狀態 才會觸發nativeWake）

很好理解：屏障只是為了后續加入的異步信息，如果沒有信息就不需要喚醒線程，有信息自然就會走enqueueMessage喚醒

3.2.2 MessageQueue.next

獲取消息隊列里的消息

Message next() {
    //...
    int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
    int nextPollTimeoutMillis = 0;
    for (;;) {
        //...
        synchronized (this) {
            // Try to retrieve the next message.  Return if found.
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            Message prevMsg = null;
            Message msg = mMessages;
            if (msg != null && msg.target == null) {//碰到同步屏障，target==null
                // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                // do while循環遍歷消息鏈表
                // 跳出循環時，msg指向離表頭最近的一個“非同步消息”，沒有就會為null
                do {
                    prevMsg = msg;
                    msg = msg.next;
                } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
            }
            if (msg != null) {
                if (now < msg.when) {
                    //...
                } else {
                    // Got a message.
                    mBlocked = false;
                    if (prevMsg != null) {
                        //將msg從消息鏈表中移除
                        prevMsg.next = msg.next;
                    } else {
                        mMessages = msg.next;
                    }
                    msg.next = null;
                    if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                    msg.markInUse();
                    //返回異步消息
                    return msg;
                }
            } else {
                // No more messages.
                nextPollTimeoutMillis = -1;
            }
            //...
        }
        //...
    }
}
  • 當設置了同步屏障之后，next函數將會忽略所有的同步消息，返回異步消息。
  • 也就是說，如果第一條消息就是屏障，那么就往后遍歷 看看有沒有異步消息
  • 有 ：再看離這個消息觸發 還有多久，設置一個超時繼續休眠
  • 沒有：就繼續休眠，等待被別人喚醒，此時該屏障一直存在在消息隊列頭部

換句話說就是，設置了同步屏障SyncBarrier之后，Handler只會處理isAsynchronous異步消息。

再換句話說，同步屏障為Handler消息機制增加了一種簡單的優先級機制，異步消息的優先級要高于同步消息。

3.2.3 MessageQueue.removeSyncBarrier移除屏障

public void removeSyncBarrier(int token) {
            // Remove a sync barrier token from the queue.  
            //....省略.......移除隊列中barrier的token消息
            //喚醒線程
            if (needWake && !mQuitting) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
    }

移除一個消息屏障，做了以下幾件事：

1.移除次序列號的token消息

2.如果主線程是阻塞狀態，則喚醒線程

3.3 Handler發送異步信息

如何發送異步消息

通常我們使用Handler發消息時，這些消息都是同步消息，如果我們想發送異步消息，那么在創建Handler時使用以下構造函數中的其中一種(async傳true)

public Handler(boolean async);
public Handler(Callback callback, boolean async);
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async);
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
        msg.target = this; //target 是不會為null的
        if (mAsynchronous) {// 默認為false ，消息默認是被標記為同步(普通)消息
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

然后通過該Handler發送的所有消息都會變成異步消息

四、總結

  • 一般屏障是和異步 是一起配合使用的，直到調用removeSyncBarrier 那么后面的普通消息才有機會執行；
  • 被 Message ： p.target ==null的被標記為屏障消息。
  • 被setAsynchronous(true) 為異步消息 ；
  • 當我們利用handler 發送消息的時候，根據Handler的屬性判斷是否發送異步信息： Handler:postSyncBarrier 和 removeSyncBarrier 方法都是被@hide ，是無法直接調用的，需通過反射來使用；
  • postSyncBarrier 不會喚醒線程， removeSyncBarrier 會喚醒線程（當隊列里面有消息時）；

原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_39431405/article/details/128579408

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