Android同步屏障机制sync barrier实例应用详解

一、概述

简单理解为 异步消息插队并优先执行。

场景:排队买票

  • 先来了一个普通用户来排队,买完票走了。
  • 后面又来了一个VIP用户A来买票 就一直站在卖窗口这里 也不走(ps:添加屏障 )
  • 紧接者又来了一个普通用户C,再后面又来了VIP用户B
  • VIP A 对VIP B 说,哥们不要排队直接来窗口买票,VIP B买完票走了,VIP A 被 某个哥们叫走了(移除屏障)
  • 这个时候终于轮到普通用户C买票了。

二、系统应用

简单的来说就是优于事件回调执行,为了做一些优先级更高的操作 比如 视图刷新。

当一个Handler消息来时 会优先于执行同步屏障消息事件。

以便系统底层可以做一些比上层业务更加重要的消息事件 ,所以 这个方法 被注解成hide 也是系统给自己开了一道后门。不然的话把方法公开给应用去使用,那么很可能把系统卡顿而导致掉帧。

  • 申请VSYNC信号前加入屏障,保证被优先执行
  • 这里的handler就是主线程的handler
void scheduleTraversals() {
 if (!mTraversalScheduled) {
 mTraversalScheduled = true;
 //设置同步障碍,确保mTraversalRunnable优先被执行
 mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
 //内部持有Handler关联主looper, 然后通过Handler发送了一个异步消息到主线程messageQueue
 mChoreographer.postCallback(
 Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
 。。。。
 }
 }

以上说明申请VSYNC信号非常重要,如果申请VSYNC不及时会造成屏幕不流畅卡顿现象,所以说Android是不允许在主线程做耗时操作的一个重要原因,因为当前一个消息正在onHandlerMesage中(main)做耗时操作,那么VSYNC申请会处于一个等待状态 造成屏幕无法在16.6ms内刷新(一般来说屏幕刷新频率 主流为60Hz ,也就是16.6ms刷新一次)

当等待到一个VSYNC的信号后,回调callback里的mTraversalRunnable任务

自己被执行了才移除屏障,进行View的绘制流程

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、源码实现

3.1 Message分类

Handler中的Message可以分为两类:同步消息、异步消息。消息类型可以通过以下函数得知

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

一般情况下这两种消息的处理方式没什么区别,只有在设置了同步屏障时才会出现差异。

3.2 MessageQueue的特殊处理

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;
 }
}

该函数仅仅是创建了一个Message对象并加入到了消息链表中。乍一看好像没什么特别的,但是这里面有一个很大的不同点是该Message没有target, 这也就意味着被looper取出后不经过handler执行。

postSyncBarrier创建的空消息和普通消息的差异:没有targer:Handler

我们通常都是通过Handler发送消息的,Handler中发送消息的函数有post***、sendEmptyMessage以及sendMessage等函数,而这些函数最终都会调用enqueueMessage函数:可以看到enqueueMessage为msg设置了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中转发给Handler处理:

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

注意的是 添加消息屏障并没有调用 nativeWake(mPtr) 来唤醒线程。

而通过enqueueMessage 消息是有去调用nativeWake(mPtr) 来唤醒线程的。(ps:当主线程阻塞状态 才会触发nativeWake)

很好理解:屏障只是为了后续加入的异步信息,如果没有信息就不需要唤醒线程,有信息自然就会走enqueueMessage唤醒

3.2.2 MessageQueue.next

获取消息队列里的消息

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循环遍历消息链表
 // 跳出循环时,msg指向离表头最近的一个“非同步消息”,没有就会为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) {
 //将msg从消息链表中移除
 prevMsg.next = msg.next;
 } else {
 mMessages = msg.next;
 }
 msg.next = null;
 if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
 msg.markInUse();
 //返回异步消息
 return msg;
 }
 } else {
 // No more messages.
 nextPollTimeoutMillis = -1;
 }
 //...
 }
 //...
 }
}
  • 当设置了同步屏障之后,next函数将会忽略所有的同步消息,返回异步消息。
  • 也就是说,如果第一条消息就是屏障,那么就往后遍历 看看有没有异步消息
  • 有 :再看离这个消息触发 还有多久,设置一个超时继续休眠
  • 没有:就继续休眠,等待被别人唤醒,此时该屏障一直存在在消息队列头部

换句话说就是,设置了同步屏障SyncBarrier之后,Handler只会处理isAsynchronous异步消息。

再换句话说,同步屏障为Handler消息机制增加了一种简单的优先级机制,异步消息的优先级要高于同步消息。

3.2.3 MessageQueue.removeSyncBarrier移除屏障

public void removeSyncBarrier(int token) {
 // Remove a sync barrier token from the queue. 
 //....省略.......移除队列中barrier的token消息
 //唤醒线程
 if (needWake && !mQuitting) {
 nativeWake(mPtr);
 }
 }
 }

移除一个消息屏障,做了以下几件事:

1.移除次序列号的token消息

2.如果主线程是阻塞状态,则唤醒线程

3.3 Handler发送异步信息

如何发送异步消息

通常我们使用Handler发消息时,这些消息都是同步消息,如果我们想发送异步消息,那么在创建Handler时使用以下构造函数中的其中一种(async传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 是不会为null的
 if (mAsynchronous) {// 默认为false ,消息默认是被标记为同步(普通)消息
 msg.setAsynchronous(true);
 }
 return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

然后通过该Handler发送的所有消息都会变成异步消息

四、总结

  • 一般屏障是和异步 是一起配合使用的,直到调用removeSyncBarrier 那么后面的普通消息才有机会执行;
  • 被 Message : p.target ==null的被标记为屏障消息。
  • 被setAsynchronous(true) 为异步消息 ;
  • 当我们利用handler 发送消息的时候,根据Handler的属性判断是否发送异步信息: Handler:postSyncBarrier 和 removeSyncBarrier 方法都是被@hide ,是无法直接调用的,需通过反射来使用;
  • postSyncBarrier 不会唤醒线程, removeSyncBarrier 会唤醒线程(当队列里面有消息时);
作者:低调函数原文地址:https://blog.csdn.net/qq_39431405/article/details/128579408

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