Handler之同步屏障机制(sync barrier)
一、消息种类
Message分为3种：普通消息（同步消息）、屏障消息（同步屏障）和异步消息。我们通常使用的都是普通消息，而屏障消息就是在消息队列中插入一个屏障，在屏障之后的所有普通消息都会被挡着，不能被处理。不过异步消息却例外，屏障不会挡住异步消息，因此可以这样认为：屏障消息就是为了确保异步消息的优先级，设置了屏障后，只能处理其后的异步消息，同步消息会被挡住，除非撤销屏障。
二、什么是屏障消息
同步屏障是通过MessageQueue的postSyncBarrier方法插入到消息队列的。
MessageQueue#postSyncBarrier
private int postSyncBarrier(long when) {
synchronized (this) {
final int token = mNextBarrierToken++;
//1、屏障消息和普通消息的区别是屏障消息没有tartget。
final Message msg = Message.obtain();
msg.markInUse();
msg.when = when;
msg.arg1 = token;
Message prev = null;
Message p = mMessages;
//2、根据时间顺序将屏障插入到消息链表中适当的位置
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;
}
//3、返回一个序号，通过这个序号可以撤销屏障
return token;
}
}
postSyncBarrier方法就是用来插入一个屏障到消息队列的，可以看到它很简单，从这个方法我们可以知道如下：
屏障消息和普通消息的区别在于屏障没有tartget，普通消息有target是因为它需要将消息分发给对应的target，而屏障不需要被分发，它就是用来挡住普通消息来保证异步消息优先处理的。
屏障和普通消息一样可以根据时间来插入到消息队列中的适当位置，并且只会挡住它后面的同步消息的分发。
postSyncBarrier返回一个int类型的数值，通过这个数值可以撤销屏障。
postSyncBarrier方法是私有的，如果我们想调用它就得使用反射。
插入普通消息会唤醒消息队列，但是插入屏障不会。
三、屏障消息的工作原理
通过postSyncBarrier方法屏障就被插入到消息队列中了，那么屏障是如何挡住普通消息只允许异步消息通过的呢？我们知道MessageQueue是通过next方法来获取消息的。
Message next() {
//1、如果有消息被插入到消息队列或者超时时间到，就被唤醒，否则阻塞在这。
nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
synchronized (this) {
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
if (msg != null && msg.target == null) {//2、遇到屏障 msg.target == null
do {
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());//3、遍历消息链表找到最近的一条异步消息
}
if (msg != null) {
//4、如果找到异步消息
if (now < msg.when) {//异步消息还没到处理时间，就在等会（超时时间）
nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
} else {
//异步消息到了处理时间，就从链表移除，返回它。
mBlocked = false;
if (prevMsg != null) {
prevMsg.next = msg.next;
} else {
mMessages = msg.next;
}
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
return msg;
}
} else {
// 如果没有异步消息就一直休眠，等待被唤醒。
nextPollTimeoutMillis = -1;
}
//。。。。
}
}
可以看到，在注释2如果碰到屏障就遍历整个消息链表找到最近的一条异步消息，在遍历的过程中只有异步消息才会被处理执行到 if (msg != null){}中的代码。可以看到通过这种方式就挡住了所有的普通消息。
四、如何发送异步消息
Handler有几个构造方法，可以传入async标志为true，这样构造的Handler发送的消息就是异步消息。不过可以看到，这些构造函数都是hide的，正常我们是不能调用的，不过利用反射机制可以使用@hide方法。
/**
* @hide
*/
public Handler(boolean async) {}
/**
* @hide
*/
public Handler(Callback callback, boolean async) { }
/**
* @hide
*/
public Handler(Looper looper, Callback callback, boolean async) {}
当调用handler.sendMessage(msg)发送消息，最终会走到：
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);//把消息设置为异步消息
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}
可以看到如果这个handler的mAsynchronous为true就把消息设置为异步消息，设置异步消息其实也就是设置msg内部的一个标志。而这个mAsynchronous就是构造handler时传入的async。除此之外，还有一个公开的方法：
Message message=Message.obtain();
message.setAsynchronous(true);
handler.sendMessage(message);
在发送消息时通过 message.setAsynchronous(true)将消息设为异步的，这个方法是公开的，我们可以正常使用。
五、移除屏障
移除屏障可以通过MessageQueue的removeSyncBarrier方法：
//注释已经写的很清楚了，就是通过插入同步屏障时返回的token 来移除屏障
/**
* Removes a synchronization barrier.
*
* @param token The synchronization barrier token that was returned by
* {@link #postSyncBarrier}.
*
* @throws IllegalStateException if the barrier was not found.
*
* @hide
*/
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;
//找到token对应的屏障
while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
prev = p;
p = p.next;
}
final boolean needWake;
//从消息链表中移除
if (prev != null) {
prev.next = p.next;
needWake = false;
} else {
mMessages = p.next;
needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;
}
//回收这个Message到对象池中。
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);//唤醒消息队列
}
}
六、实战
1、当点击同步消息会发送一个延时1秒执行普通消息，执行的结果打印log。
2、同步屏障会挡住同步消息。通过点击发送同步屏障->发送同步消息->移除同步消息测试
3、当点击发送同步屏障，会挡住同步消息，但是不会挡住异步消息。通过点击插入同步屏障->插入同步消息->插入异步消息->移除同步屏障 来测试（需要注意不要通过弹土司来测试，通过打印log。不然看不出效果）
测试代码如下（省略布局文件）：
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
private Handler handler;
private int token;
public static final int MESSAGE_TYPE_SYNC=1;
public static final int MESSAGE_TYPE_ASYN=2;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
initHandler();
initListener();
}
private void initHandler() {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Looper.prepare();
handler=new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
if (msg.what == MESSAGE_TYPE_SYNC){
Log.d("MainActivity","收到普通消息");
}else if (msg.what == MESSAGE_TYPE_ASYN){
Log.d("MainActivity","收到异步消息");
}
}
};
Looper.loop();
}
}).start();
}
private void initListener() {
findViewById(R.id.btn_postSyncBarrier).setOnClickListener(this);
findViewById(R.id.btn_removeSyncBarrier).setOnClickListener(this);
findViewById(R.id.btn_postSyncMessage).setOnClickListener(this);
findViewById(R.id.btn_postAsynMessage).setOnClickListener(this);
}
//往消息队列插入同步屏障
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.M)
public void sendSyncBarrier(){
try {
Log.d("MainActivity","插入同步屏障");
MessageQueue queue=handler.getLooper().getQueue();
Method method=MessageQueue.class.getDeclaredMethod("postSyncBarrier");
method.setAccessible(true);
token= (int) method.invoke(queue);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//移除屏障
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.M)
public void removeSyncBarrier(){
try {
Log.d("MainActivity","移除屏障");
MessageQueue queue=handler.getLooper().getQueue();
Method method=MessageQueue.class.getDeclaredMethod("removeSyncBarrier",int.class);
method.setAccessible(true);
method.invoke(queue,token);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//往消息队列插入普通消息
public void sendSyncMessage(){
Log.d("MainActivity","插入普通消息");
Message message= Message.obtain();
message.what=MESSAGE_TYPE_SYNC;
handler.sendMessageDelayed(message,1000);
}
//往消息队列插入异步消息
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP_MR1)
private void sendAsynMessage() {
Log.d("MainActivity","插入异步消息");
Message message=Message.obtain();
message.what=MESSAGE_TYPE_ASYN;
message.setAsynchronous(true);
handler.sendMessageDelayed(message,1000);
}
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.M)
@Override
public void onClick(View v) {
int id=v.getId();
if (id == R.id.btn_postSyncBarrier) {
sendSyncBarrier();
}else if (id == R.id.btn_removeSyncBarrier) {
removeSyncBarrier();
}else if (id == R.id.btn_postSyncMessage) {
sendSyncMessage();
}else if (id == R.id.btn_postAsynMessage){
sendAsynMessage();
}
}
}
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