探索 Flutter 异步消息的实现

最新推荐文章于 2025-06-28 18:29:24 发布

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本文作者：赵旭阳

一、简介

我们在进行 Android 开发的时候，会通过创建一个 Handler 并调用其 sendMessage 或 Post 方法来进行异步消息调用，其背后涉及到了三个面试经常被问的类：Handler，Looper，MessageQueue，内部原理我想做过 Android 开发的基本都了解。

Event queue : 包含了所有的外部事件：I/O，鼠标点击，绘制，定时器，Dart isolate 的消息等，其实这块又根据消息的优先级细分成了两个队列，后面会有介绍。
Microtask queue ：事件处理代码有时需要在当前 event 之后，且在下一个 event 之前做一些任务。

两种队列的消息处理流程大致如图所示：

dart 提供了 dart:async 库来对这两个队列进行操作，主要是如下两个API：

Future 类，创建一个定时器事件到 Event queue 尾部。
scheduleMicrotask() 方法，添加一个事件到 Microtask queue 尾部

下面将会分析这两个 API 背后的实现，涉及的是 flutter engine 的源码，可以参考官方的 wiki 来下载:

二、初始化

1. 创建 MessageLoop

在启动 Flutter 的时候，引擎会额外创建三个线程：UI Thread，IO Thread, GPU Thread，并为每个线程都创建一个 MessageLoop，之后各个线程就进入的消息循环的状态，等待新的消息来处理，具体流程如下：

ThreadHost thread_host_; 
AndroidShellHolder::AndroidShellHolder(
    flutter::Settings settings,
    fml::jni::JavaObjectWeakGlobalRef java_object,
    bool is_background_view)
    : settings_(std::move(settings)), java_object_(java_object) {
......
  if (is_background_view) {
    thread_host_ = {thread_label, ThreadHost::Type::UI};
  } else {
    // 创建三个线程
    thread_host_ = {thread_label, ThreadHost::Type::UI | ThreadHost::Type::GPU |
                                      ThreadHost::Type::IO};
  }
......
}

进一步分析 ThreadHost 的创建，最后来到了创建 Thread，每个 Thread 都会创建一个 MessageLoop 并获取其 TaskRunner，TaskRunner 是用来外部向 MessageLoop 中 Post Task 的。顺带说一下，在 Android 上 MessageLoop 的实现还是使用的系统自身的 Looper 机制，这里是通过 NDK 的 ALooper 相关接口来实现的。具体代码如下：

Thread::Thread(const std::string&amp; name) : joined_(false) {
  fml::AutoResetWaitableEvent latch;
  fml::RefPtr&lt;fml::TaskRunner&gt; runner;
  thread_ = std::make_unique&lt;std::thread&gt;([&amp;latch, &amp;runner, name]() -&gt; void {
    SetCurrentThreadName(name);
    // 创建 MessageLoop
    fml::MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread();
    auto&amp; loop = MessageLoop::GetCurrent();
    // 获取 TaskRunner
    runner = loop.GetTaskRunner();
    latch.Signal();
    loop.Run();
  });
  latch.Wait();
  task_runner_ = runner;
}

MessageLoop 创建好后，我们就可以通过 TaskRunner 向其发送 Task 了，这里需要注意 MessageLoop 执行的 Task 仅是一个 无参的闭包 。类似这样：

auto jni_exit_task([key = thread_destruct_key_]() {
  FML_CHECK(pthread_setspecific(key, reinterpret_cast&lt;void*&gt;(1)) == 0);
});
thread_host_.ui_thread-&gt;GetTaskRunner()-&gt;PostTask(jni_exit_task);

2. 创建 Root Isolate

在 dart 语言中是没有线程的，而是使用类似于线程但相互之间不共享堆内存的 isolate，代表一个独立的 dart 程序执行环境。同样 Flutter 的 dart 代码是运行在一个叫 root isolate 的 isolate 中，下面简要列下 root isolate 的创建过程。

a.启动 dart vm

这个步骤的具体流程，大家可以顺着 /engine-v1.5.4/src/flutter/runtime/dart_vm.cc 中的 DartVM 构造方法去跟进分析。在 dart vm 启动过程中会创建 vm isolate 和 PortMap，这两个的具体作用下面有介绍。

b.创建 root isolate

root isolate 是在 UI 线程中创建的，具体流程见 /src/flutter/runtime/dart_isolate.cc 的 CreateRootIsolate 方法。由于 isolate 是对当前线程执行环境的一个抽象表示，所以其内部存储了很多信息，对于异步消息这块有四个关键的信息是需要注意的。

下面三个字段是定义在 dart vm 层的 Isolate 类中，具体见 /src/third_party/dart/runtime/vm/isolate.h。

main_port ：可以看做该 isolate 的标识，是一个整数；
message_handler ：顾名思义，用来管理每个 isolate 的 Event queue，其内部根据 message 的优先级将消息分为了两个队列：普通优先级的 queue 和 OOB 优先级的 oob_queue。了解 TCP 协议的应该了解 TCP 中有带外数据（即优先数据），isolate 的 OOB 优先级也是类似的意思，OOB 优先级的消息会被优先处理，目前看到有这么几种 OOB 消息：

// 这些主要和 isolate 的生命周期相关
kPauseMsg = 1,
kResumeMsg = 2,
kPingMsg = 3,
kKillMsg = 4,
kAddExitMsg = 5,
kDelExitMsg = 6,
kAddErrorMsg = 7,
kDelErrorMsg = 8,
kErrorFatalMsg = 9,
// 可以注意下 kLowMemoryMsg ，如果有大量 OOB 怀疑是内存不够了
kInterruptMsg = 10,     // Break in the debugger.
kInternalKillMsg = 11,  // Like kill, but does not run exit listeners, etc.
kLowMemoryMsg = 12,     // Run compactor, etc.
kDrainServiceExtensionsMsg = 13,  // Invoke pending service extensions