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Android同步屏障機(jī)制sync barrier實(shí)例應(yīng)用詳解

 更新時(shí)間:2023年02月07日 14:41:27   作者:低調(diào)函數(shù)  
這篇文章主要介紹了Android同步屏障機(jī)制sync barrier實(shí)例應(yīng)用,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)吧

一、概述

簡(jiǎn)單理解為 異步消息插隊(duì)并優(yōu)先執(zhí)行。

場(chǎng)景:排隊(duì)買(mǎi)票

  • 先來(lái)了一個(gè)普通用戶來(lái)排隊(duì),買(mǎi)完票走了。
  • 后面又來(lái)了一個(gè)VIP用戶A來(lái)買(mǎi)票 就一直站在賣(mài)窗口這里 也不走(ps:添加屏障 )
  • 緊接者又來(lái)了一個(gè)普通用戶C,再后面又來(lái)了VIP用戶B
  • VIP A 對(duì)VIP B 說(shuō),哥們不要排隊(duì)直接來(lái)窗口買(mǎi)票,VIP B買(mǎi)完票走了,VIP A 被 某個(gè)哥們叫走了(移除屏障)
  • 這個(gè)時(shí)候終于輪到普通用戶C買(mǎi)票了。

二、系統(tǒng)應(yīng)用

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是優(yōu)于事件回調(diào)執(zhí)行,為了做一些優(yōu)先級(jí)更高的操作 比如 視圖刷新。

當(dāng)一個(gè)Handler消息來(lái)時(shí) 會(huì)優(yōu)先于執(zhí)行同步屏障消息事件。

以便系統(tǒng)底層可以做一些比上層業(yè)務(wù)更加重要的消息事件 ,所以 這個(gè)方法 被注解成hide 也是系統(tǒng)給自己開(kāi)了一道后門(mén)。不然的話把方法公開(kāi)給應(yīng)用去使用,那么很可能把系統(tǒng)卡頓而導(dǎo)致掉幀。

  • 申請(qǐng)VSYNC信號(hào)前加入屏障,保證被優(yōu)先執(zhí)行
  • 這里的handler就是主線程的handler
   void scheduleTraversals() {
       if (!mTraversalScheduled) {
           mTraversalScheduled = true;
           //設(shè)置同步障礙,確保mTraversalRunnable優(yōu)先被執(zhí)行
           mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
           //內(nèi)部持有Handler關(guān)聯(lián)主looper, 然后通過(guò)Handler發(fā)送了一個(gè)異步消息到主線程messageQueue
           mChoreographer.postCallback(
                   Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
           。。。。
       }
   }

以上說(shuō)明申請(qǐng)VSYNC信號(hào)非常重要,如果申請(qǐng)VSYNC不及時(shí)會(huì)造成屏幕不流暢卡頓現(xiàn)象,所以說(shuō)Android是不允許在主線程做耗時(shí)操作的一個(gè)重要原因,因?yàn)楫?dāng)前一個(gè)消息正在onHandlerMesage中(main)做耗時(shí)操作,那么VSYNC申請(qǐng)會(huì)處于一個(gè)等待狀態(tài) 造成屏幕無(wú)法在16.6ms內(nèi)刷新(一般來(lái)說(shuō)屏幕刷新頻率 主流為60Hz ,也就是16.6ms刷新一次)

當(dāng)?shù)却揭粋€(gè)VSYNC的信號(hào)后,回調(diào)callback里的mTraversalRunnable任務(wù)

自己被執(zhí)行了才移除屏障,進(jìn)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(shí)現(xiàn)

3.1 Message分類(lèi)

Handler中的Message可以分為兩類(lèi):同步消息、異步消息。消息類(lèi)型可以通過(guò)以下函數(shù)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?jīng)]什么區(qū)別,只有在設(shè)置了同步屏障時(shí)才會(huì)出現(xiàn)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(shù)僅僅是創(chuàng)建了一個(gè)Message對(duì)象并加入到了消息鏈表中。乍一看好像沒(méi)什么特別的,但是這里面有一個(gè)很大的不同點(diǎn)是該Message沒(méi)有target, 這也就意味著被looper取出后不經(jīng)過(guò)handler執(zhí)行。

postSyncBarrier創(chuàng)建的空消息和普通消息的差異:沒(méi)有targer:Handler

我們通常都是通過(guò)Handler發(fā)送消息的,Handler中發(fā)送消息的函數(shù)有post***、sendEmptyMessage以及sendMessage等函數(shù),而這些函數(shù)最終都會(huì)調(diào)用enqueueMessage函數(shù):可以看到enqueueMessage為msg設(shè)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(zhuǎn)發(fā)給Handler處理:

public static void loop() {
        final Looper me = myLooper();  
        final MessageQueue queue = me.mQueue;
        for (;;) {
           //取出消息,沒(méi)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(méi)有調(diào)用 nativeWake(mPtr) 來(lái)喚醒線程。

而通過(guò)enqueueMessage 消息是有去調(diào)用nativeWake(mPtr) 來(lái)喚醒線程的。(ps:當(dāng)主線程阻塞狀態(tài) 才會(huì)觸發(fā)nativeWake)

很好理解:屏障只是為了后續(xù)加入的異步信息,如果沒(méi)有信息就不需要喚醒線程,有信息自然就會(huì)走enqueueMessage喚醒

3.2.2 MessageQueue.next

獲取消息隊(duì)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(huán)遍歷消息鏈表
                // 跳出循環(huán)時(shí),msg指向離表頭最近的一個(gè)“非同步消息”,沒(méi)有就會(huì)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(dāng)設(shè)置了同步屏障之后,next函數(shù)將會(huì)忽略所有的同步消息,返回異步消息。
  • 也就是說(shuō),如果第一條消息就是屏障,那么就往后遍歷 看看有沒(méi)有異步消息
  • 有 :再看離這個(gè)消息觸發(fā) 還有多久,設(shè)置一個(gè)超時(shí)繼續(xù)休眠
  • 沒(méi)有:就繼續(xù)休眠,等待被別人喚醒,此時(shí)該屏障一直存在在消息隊(duì)列頭部

換句話說(shuō)就是,設(shè)置了同步屏障SyncBarrier之后,Handler只會(huì)處理isAsynchronous異步消息。

再換句話說(shuō),同步屏障為Handler消息機(jī)制增加了一種簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)機(jī)制,異步消息的優(yōu)先級(jí)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(duì)列中barrier的token消息
            //喚醒線程
            if (needWake && !mQuitting) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
    }

移除一個(gè)消息屏障,做了以下幾件事:

1.移除次序列號(hào)的token消息

2.如果主線程是阻塞狀態(tài),則喚醒線程

3.3 Handler發(fā)送異步信息

如何發(fā)送異步消息

通常我們使用Handler發(fā)消息時(shí),這些消息都是同步消息,如果我們想發(fā)送異步消息,那么在創(chuàng)建Handler時(shí)使用以下構(gòu)造函數(shù)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(huì)為null的
        if (mAsynchronous) {// 默認(rèn)為false ,消息默認(rèn)是被標(biāo)記為同步(普通)消息
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

然后通過(guò)該Handler發(fā)送的所有消息都會(huì)變成異步消息

四、總結(jié)

  • 一般屏障是和異步 是一起配合使用的,直到調(diào)用removeSyncBarrier 那么后面的普通消息才有機(jī)會(huì)執(zhí)行;
  • 被 Message : p.target ==null的被標(biāo)記為屏障消息。
  • 被setAsynchronous(true) 為異步消息 ;
  • 當(dāng)我們利用handler 發(fā)送消息的時(shí)候,根據(jù)Handler的屬性判斷是否發(fā)送異步信息: Handler:postSyncBarrier 和 removeSyncBarrier 方法都是被@hide ,是無(wú)法直接調(diào)用的,需通過(guò)反射來(lái)使用;
  • postSyncBarrier 不會(huì)喚醒線程, removeSyncBarrier 會(huì)喚醒線程(當(dāng)隊(duì)列里面有消息時(shí));

到此這篇關(guān)于Android同步屏障機(jī)制sync barrier實(shí)例應(yīng)用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Android sync barrier內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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