消息传递和同步屏障机制全面解析

最新推荐文章于 2024-10-08 00:36:12 发布

Aaron大宝剑

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分类专栏： Android技术文章

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_21830869/article/details/115943286

本文详细解析了Android中的Handler消息机制，包括Handler、MessageQueue、Message和Looper的基本概念，以及消息的发送、入队、出队和分发流程。此外，还介绍了同步屏障如何确保高优任务如屏幕刷新的优先执行，以及IdleHandler在消息队列空闲时执行低优先级任务的机制。最后，探讨了Message对象池的复用策略，以减少内存消耗。

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一、消息机制原理

Handler消息机制老生常谈了，必备八股之一。但是每次看都有新收获，故好好总结一下Handler相关知识。

1.1 基本概念

1、Handler

用于发送和处理消息的类，有多种重载的构造方法，通过一系列sendXXX和postXXX方法来发送消息到消息队列，然后通过实现Handler.Callback接口或重写handleMessage方法处理消息

2、MessageQueue

消息队列，它是一个链表结构，用以存放handler发送的消息，实现了获取消息的方法next()和移除消息及消息处理回调的方法（removeXXX系列方法)

3、Message

消息，承载一些基本数据，消息队列存放对象。维护了一个消息对象池，可以复用消息，避免创建太多消息对象占用过多内存，导致APP卡顿。

消息分类：
在这里插入图片描述

4、Looper

消息机制的灵魂，用以不断调度消息对象并且分发给handler处理。Looper是同线程绑定的，不同线程的Looper不一样，通过ThreadLocal实现线程隔离。

1.2 消息机制主流程

1、发送消息

在这里插入图片描述

可以使用sendMessage（以及一系列 sendXXX的消息发送方法）和post方法发送即时同步消息，或通过sendXXXDelayed和postDelayed发送延迟同步消息。

如果是通过sendXXX方法发送即时或延时消息，最终都会辗转调用到sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis)方法，然后调用enqueueMessage方法。

private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg,
            long uptimeMillis) {
   
   
        msg.target = this;// ① 设置处理该消息的handler对象
        msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid();
		// ② 设置消息类型，同步或异步
        if (mAsynchronous) {
   
   
            msg.setAsynchronous(true);
        }
  		// ③ 交由消息队列的入队方法
        return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
    }

该方法主要有3个作用，注释中的①②③分别说明了。

2、消息入队

消息入队最终是靠消息队列的恩queueMessage方法完成，其代码如下

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
   
   
  		// ①
        if (msg.target == null) {
   
   
            throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
        }
        if (msg.isInUse()) {
   
   
            throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
        }

        synchronized (this) {
   
   
            if (mQuitting) {
   
   
                IllegalStateException e = new IllegalStateException(
                        msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
                Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
                msg.recycle();
                return false;
            }
			// ②
            msg.markInUse();
            msg.when = when;
            Message p = mMessages;
            boolean needWake;
          	// ③
            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
   
   
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
   
   
                // ④
                needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
                Message prev;
                for (;;) {
   
   
                    prev = p;
                    p = p.next;
                    if (p == null || when < p.when) {
   
   
                        break;
                    }
                    if (needWake && p.isAsynchronous()) {
   
   
                        needWake = false;
                    }
                }
                msg.next = p; // invariant: p == prev.next
                prev.next = msg;
            }

			// ⑤
            if (needWake) {
   
   
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

注释中标明了5个注意点，👇一一说明下：

① 消息对象必须指定target，也就是处理消息的handler对象；而且message对象的flag为FLAG_IN_USE。否则将抛出异常。

②设置消息对象标志FLAG_IN_USE和时间，创建唤醒字段，用于标记是否需要唤醒消息队列

③如果当前消息队列没有消息或要入队的消息when值小于对列头消息when值，则将新消息插入到链表头部。设置needWeak，它又由mBlocked变量决定，mBlocked的设置是在next()方法中，简单来说消息队列仅有延时消息或空队列时，mBlocked为true

④不满足③的情况下，从消息链表头开始遍历，将新消息插入到第一个when值大于新消息when值的消息节点前方。

例如当前消息队里：100 - 30 -20 -10（数字表示消息的when值）