总结：
- 同步屏障可以通过MessageQueue.postSyncBarrier函数来设置。该方法发送了一个没有target的Message到Queue中。
- 在next方法中获取消息时，如果发现没有target的Message，则在一定的时间内跳过同步消息，优先执行异步消息。
- 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。
- 在创建Handler时有一个async参数，传true表示此handler发送的时异步消息。ViewRootImpl.scheduleTraversals方法就使用了同步屏障，保证UI绘制优先执行。
同步屏障机制是一套为了让某些特殊的消息得以更快被执行的机制。
一、Handler Message 种类
Handler的Message种类分为3种：
- 普通消息
- 屏障消息
- 异步消息
其中普通消息又称为同步消息，屏障消息又称为同步屏障。
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、屏障消息如何插入消息队列
如上图所示，在消息队列中有同步消息和异步消息（黄色部分）以及一道墙----同步屏障（红色部分）。有了同步屏障的存在，msg_2 和 msg_M 这两个异步消息可以被优先处理，而后面的 msg_3 等同步消息则不会被处理。那么这些同步消息什么时候可以被处理呢？那就需要先移除这个同步屏障，即调用removeSyncBarrier()。
我们的手机屏幕刷新频率有不同的类型，60Hz、120Hz等。60Hz表示屏幕在一秒内刷新60次，也就是每隔16.6ms刷新一次。
- 屏幕会在每次刷新的时候发出一个 VSYNC 信号，通知CPU进行绘制计算。
- 具体到我们的代码中，可以认为就是执行onMesure()、onLayout()、onDraw()这些方法。好了，大概了解这么多就可以了。
了解过 view 绘制原理的读者应该知道，view绘制的起点是在 viewRootImpl.requestLayout() 方法开始，这个方法会去执行上面的三大绘制任务，就是测量布局绘制。但是，重点来了：
调用requestLayout()方法之后，并不会马上开始进行绘制任务，而是会给主线程设置一个同步屏障，并设置 ASYNC 信号监听。当 ASYNC 信号的到来，会发送一个异步消息到主线程Handler，执行我们上一步设置的绘制监听任务，并移除同步屏障。
这里我们只需要明确一个情况：调用requestLayout()方法之后会设置一个同步屏障，知道ASYNC信号到来才会执行绘制任务并移除同步屏障。
api29
@Override
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
checkThread();
mLayoutRequested = true;
scheduleTraversals();//发送同步屏障
}
}
那，这样在等待ASYNC信号的时候主线程什么事都没干？是的。这样的好处是：保证在ASYNC信号到来之时，绘制任务可以被及时执行，不会造成界面卡顿。但这样也带来了相对应的代价：
- 我们的同步消息最多可能被延迟一帧的时间，也就是16ms，才会被执行
- 主线程Looper造成过大的压力，在VSYNC信号到来之时，才集中处理所有消息
改善这个问题办法就是：使用异步消息。当我们发送异步消息到MessageQueue中时，在等待VSYNC期间也可以执行我们的任务，让我们设置的任务可以更快得被执行且减少主线程Looper的压力。
异步消息机制本身就是为了避免界面卡顿，那我们直接使用异步消息，会不会有隐患？这里我们需要思考一下，什么情况的异步消息会造成界面卡顿：异步消息任务执行过长、异步消息海量。
如果异步消息执行时间太长，那即时是同步任务，也会造成界面卡顿，这点应该都很好理解。其次，若异步消息海量到达影响界面绘制，那么即使是同步任务，也是会导致界面卡顿的；原因是MessageQueue是一个链表结构，海量的消息会导致遍历速度下降，也会影响异步消息的执行效率。所以我们应该注意的一点是：
不可在主线程执行重量级任务，无论异步还是同步。
那，我们以后岂不是可以直接使用异步Handler来取代同步Handler了？是，也不是。
- 同步Handler有一个特点是会遵循与绘制任务的顺序，设置同步屏障之后，会等待绘制任务完成，才会执行同步任务；
- 而异步任务与绘制任务的先后顺序无法保证，在等待VSYNC的期间可能被执行，也有可能在绘制完成之后执行。
- 建议是：如果需要保证与绘制任务的顺序，使用同步Handler；其他，使用异步Handler。
在Android系统里面为了更快响应UI刷新在ViewRootImpl.scheduleTraversals也有应用：
android.view.ViewRootImpl#scheduleTraversals
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
//开启同步屏障
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
//发送异步消息
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
if (!mUnbufferedInputDispatch) {
scheduleConsumeBatchedInput();
}
notifyRendererOfFramePending();
pokeDrawLockIfNeeded();
}
}
postCallback()最终走到了ChoreographerpostCallbackDelayedInternal()：
最后调用 android.os.MessageQueue#enqueueMessage
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {}
同步屏障是通过MessageQueue的postSyncBarrier方法插入到消息队列的。
MessageQueue中的Message，有一个变量isAsynchronous，他标志了这个Message是否是异步消息；标记为true称为异步消息，标记为false称为同步消息。
同时还有另一个变量target，标志了这个Message最终由哪个Handler处理。
MessageQueue#postSyncBarrier方法的源码如下：
重点在于：
没有给Message赋值target属性，且插入到Message队列头部。
这个target==null的特殊Message就是同步屏障。
android.os.MessageQueue#postSyncBarrier()
public int postSyncBarrier() {
return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
}
private int postSyncBarrier(long when) {
//将新的同步屏障令牌排队。
//我们不需要叫醒排队的人，因为设置障碍物的目的是让他们停下来。
// 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++;
//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。
添加异步消息有两种办法：
- 使用异步类型的Handler发送的全部Message都是异步的
- 给Message标志异步.
public Handler(boolean async) {
this(null, async);
}
final boolean mAsynchronous;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
异步类型的Handler构造器是标记为hide，我们无法使用，但在api28之后添加了两个重要的方法：
通过这两个api就可以创建异步Handler了，而异步Handler发出来的消息则全是异步的。
public static Handler createAsync(@NonNull Looper looper) {
if (looper == null) throw new NullPointerException("looper must not be null");
return new Handler(looper, null, true);
}
public static Handler createAsync(@NonNull Looper looper, @NonNull Callback callback) {
if (looper == null) throw new NullPointerException("looper must not be null");
if (callback == null) throw new NullPointerException("callback must not be null");
return new Handler(looper, callback, true);
}
public void setAsynchronous(boolean async) {
if (async) {
flags |= FLAG_ASYNCHRONOUS;
} else {
flags &= ~FLAG_ASYNCHRONOUS;
}
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。
注意，同步屏障不会自动移除，使用完成之后需要手动进行移除，不然会造成同步消息无法被处理。我们可以看一下源码：
Message next() {
// 阻塞对应时间
//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
// 同步屏障，找到下一个异步消息 ,其他的消息会直接忽视，那么这样异步消息，就会提前被执行了。
// Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue.
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）
// 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 {
//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;
}
// Process the quit message now that all pending messages have been handled.
if (mQuitting) {
dispose();
return null;
}
// 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.
// 获取IdleHandler个数
if (pendingIdleHandlerCount < 0
&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
// 如果没有，继续循环
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
// 添加IdleHandler到准备处理的队列
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.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
// 调用 Idle接口
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
if (!keep) {
synchronized (this) {
// 移除IdleHandler
mIdleHandlers.remove(idler);
}
}
}
// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.
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;
}
}
四 移除同步屏障
最后，当要移除同步屏障的时候需要调用ViewRootImpl#unscheduleTraversals()。
ViewRootImpl#unscheduleTraversals()。
void unscheduleTraversals() {
if (mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = false;
//移除同步屏障
mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
mChoreographer.removeCallbacks(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
}
}
MessageQueue的removeSyncBarrier方法
在removeSyncBarrier方法中，首先是去寻找屏障消息，找不到会抛出异常；然后是移除屏障消息，
并且判断是否需要唤醒消息队列继续取消息（唤醒next方法，这里的nativeWake用于唤醒，next方法中的nativePollOnce用于阻塞）。
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) {
// 找出屏障消息
Message prev = null;
Message p = mMessages;
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.");
}
// 移除屏障消息，并判断是否需要唤醒队列（nativePollOnce用于阻塞，nativeWake用于唤醒）
final boolean needWake;
if (prev != null) {
prev.next = p.next;
needWake = false;
} else {
mMessages = p.next;
needWake = mMessages == null || mMessages.target != null;// 消息队列为空或者首个消息不为屏障消息
}
// 被移除的屏障消息需要回收
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);
}
}
}
参考：
- https://www.cnblogs.com/renhui/p/12875589.html
- https://mp.weixin.qq.com/s/CNpnS6y2IYobzDa7rAjy1Q
- 链接：https://juejin.cn/post/6844903910113705998
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