handler機制--Message類型

這節主要介紹Message都有哪些類型以及作用。(以下分析都是基于android 12代碼)

同步Message

同步Message自不必多說,默認創建的Message都是同步的。

同步屏障Message

同步屏障Message是什么?

同步屏障Message可以這樣理解:創建這種類型的Message并且把它放入MessageQueue的mMessages鏈表中,當執行到這種類型的Message后,它會阻止它后面的所有同步Message執行(即使同步Message到了應該執行的時間),只允許它后面的異步Message執行
執行同步屏障Message的代碼在next方法中
MessageQueue#next

    Message next() {
        // Return here if the message loop has already quit and been disposed.
        // This can happen if the application tries to restart a looper after quit
        // which is not supported.
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }

        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }

            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

            synchronized (this) {
                // Try to retrieve the next message.  Return if found.
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                Message prevMsg = null;
                Message msg = mMessages;
                //msg.target == null 代表是同步屏障Message
                if (msg != null && msg.target == null) {
                    // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                    //下面的邏輯是從鏈表中依次去查詢是異步類型的Message,找到則執行后面邏輯,否則不執行任何同步Message
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
                }
                
                //如果msg存在則執行
                if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {
                        // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // Got a message.
                        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 {
                    // No more messages.
                    //否則把nextPollTimeoutMillis設置為-1代表需要等待MessageQueue中放入Message,否則一直等待
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }

                省略代碼......
            }

            省略代碼......
        }
    }

因此同步屏障Message是需要和異步Message配合才有意義。

同步屏障Message的使用

創建同步屏障Message
MessageQueue#postSyncBarrier

    public int postSyncBarrier() {
        return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
    }

    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) {
            //創建一個token,因為可能存在創建多個syncBarrier的情況,因此token就代表當前創建的syncBarrier
            final int token = mNextBarrierToken++;
            final Message msg = Message.obtain();
            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            //token賦值給msg的arg1
            msg.arg1 = token;

            Message prev = null;
            Message p = mMessages;
            //根據when值 找到syncBarrier需要存放的位置
            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;
            }

            返回token
            return token;
        }
    }

調用postSyncBarrier方法就可以創建一個同步屏障Message,并且返回一個token,這個token需要保存,因為在移除的時候需要用到。同步屏障Message和普通的Message沒啥區別,除了Message的target屬性為null。因此如果Message的target為null就可以斷定這個Message是同步屏障Message。

移除同步屏障Message
因為這種類型的Message需要創建者移除,不移除那就會導致所有的同步Message沒法執行。移除方法如下:
MessageQueue#removeSyncBarrier

    //token:創建時候返回的token
    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;
            //根據token和target==null來查找同步屏障Message
            while (p != null && (p.target != null || p.arg1 != token)) {
                prev = p;
                p = p.next;
            }
            if (p == null) {
                throw new IllegalStateException("The specified message queue synchronization "
                        + " barrier token has not been posted or has already been removed.");
            }
            final boolean needWake;
            if (prev != null) {
                prev.next = p.next;
                needWake = false;
            } else {
                mMessages = p.next;
                needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;
            }

            //把Message回收
            p.recycleUnchecked();

            // If the loop is quitting then it is already awake.
            // We can assume mPtr != 0 when mQuitting is false.
            //需要喚醒,則去喚醒
            if (needWake && !mQuitting) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
    }

如上調用removeSyncBarrier方法參數為創建時候返回的token就可以把同步屏障Message移除。

異步Message

異步Message:這里的異步容易讓人產生誤解,總以為這種類型的Message是可以并行執行多個的意思,其實不是。它和同步Message,同步屏障Message一樣也都是按照Message的when屬性值的大小在鏈表中排列的。

創建異步的方法特別簡單,只需要調用Message的setAsynchronous方法即可。

異步Message需要和同步屏障Message結合使用,它倆誰也離不了誰。如果沒有同步屏障Message,那異步Message和同步Message沒有任何區別。

異步Message和同步屏障Message的組合主要是解決這類問題:比如當前有一些Message,它們的優先級要高于其他的Message,必須先執行完這批Message后才能執行優先級低的Message。其中一個應用場景就是在繪制view的時候用到,如下部分代碼:
ViewRootImpl#scheduleTraversals

    @UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.R, trackingBug = 170729553)
    void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            //創建同步屏障Message
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        }
    }

上面代碼在繪制之前創建了同步屏障Message,這樣把當前所有可執行的同步Message都給阻止掉,因為繪制的優先級最高,假如讓一些同步Message執行,若它們耗時,這完全會影響整個繪制流程,你說是繪制重要還是啥重要,整個界面都一片空白了,那肯定會被用戶罵的。

Choreographer#onVsync

    public void onVsync(long timestampNanos, long physicalDisplayId, int frame,
                VsyncEventData vsyncEventData) {
        try {
            省略代碼......
            Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
            //設置Message為異步Message
            msg.setAsynchronous(true);
            mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
        }
    }

在Choreographer的onVsync方法中,收到vsync信號后,為了讓繪制工作能高優先級執行,把Message設置為異步,因為ViewRootImpl的scheduleTraversals方法中已經加入同步屏障Message了,所以高優先級執行繪制操作。

idle ”Message“

idle ”Message“:它其實不是一個Message,可以把它看成一個偽Message,在MessageQueue的next方法進行第一次循環的時候,嘗試去執行所有的idle ”Message“。
相應的代碼如下:
MessageQueue#next

    Message next() {
        // Return here if the message loop has already quit and been disposed.
        // This can happen if the application tries to restart a looper after quit
        // which is not supported.
        final long ptr = mPtr;
        if (ptr == 0) {
            return null;
        }

        //pendingIdleHandlerCount賦值為-1 代表只有第一次循環的時候才去執行idle Message
        int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
        int nextPollTimeoutMillis = 0;
        for (;;) {
            if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
                Binder.flushPendingCommands();
            }

            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

            synchronized (this) {
                
                省略代碼......

                // If first time idle, then get the number of idlers to run.
                // Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
                // in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
                //進入循環之前,給pendingIdleHandlerCount賦值了-1,因此pendingIdleHandlerCount< 0并且沒有可執行的Message時候,開始準備執行idle Message
                if (pendingIdleHandlerCount < 0
                        && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
                    //mIdleHandlers存放了所有的idle Message
                    pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
                }

                //沒有可執行的idle Message,則不往下面執行
                if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
                    // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
                    mBlocked = true;
                    continue;
                }

                if (mPendingIdleHandlers == null) {
                    mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];
                }
                mPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);
            }

            // Run the idle handlers.
            // We only ever reach this code block during the first iteration.
            //依次循環執行idle Message
            for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
                //拿出IdleHandler
                final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
                mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler

                boolean keep = false;
                try {
                    //調用idler的queueIdle方法,該方法會返回一個boolean值,代表是否移除:false則需要移除;否則不用移除
                    keep = idler.queueIdle();
                } catch (Throwable t) {
                    Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
                }

                if (!keep) {
                    synchronized (this) {
                        //需要移除,則從mIdleHandlers移除這個idler
                        mIdleHandlers.remove(idler);
                    }
                }
            }

            // Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
            //把pendingIdleHandlerCount賦值為0,代表下一次就不用執行idle Message了
            pendingIdleHandlerCount = 0;

            // While calling an idle handler, a new message could have been delivered
            // so go back and look again for a pending message without waiting.
            nextPollTimeoutMillis = 0;
        }
    }

它對應的類如下:(其實是一個接口)
MessageQueue#IdleHandler

    public static interface IdleHandler {
        /**
         * Called when the message queue has run out of messages and will now
         * wait for more.  Return true to keep your idle handler active, false
         * to have it removed.  This may be called if there are still messages
         * pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched
         * after the current time.
         */
        boolean queueIdle();
    }

添加一個idle ”Message“的方法如下:
MessageQueue#addIdleHandler

    public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {
        if (handler == null) {
            throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler");
        }
        synchronized (this) {
            mIdleHandlers.add(handler);
        }
    }

總結

到此Message的類型就介紹完畢,每種Message都有自己適用的場景,大家可以根據需要來使用相應的Message

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