绘制流程中窥视handler同步屏障

为了引出今天的主题，我们先来看看ui的渲染流程吧。在Android的绘制流程中，ViewRootImpl这个类发挥了非常重要的作用，首先我们看一下这个类中比较重要的一个方法requestLayout(),>为了引出今天的主题，我们先来看看ui的渲染流程吧。在Android的绘制流程中，ViewRootImpl这个类发挥了非常重要的作用，首先我们看一下这个类中比较重要的一个方法requestLayout(),

@Override
 public void requestLayout() {
 if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
 //校验主线程
 checkThread();
 mLayoutRequested = true;
 //调用这个方法启动绘制流程
 scheduleTraversals();
 }
 }

requestLayout()中会通过checkThread()方法检查发起布局请求的线程是否为主线程（校验ViewRootImpl构造时记录的mThread，和当前线程是否一致），之后，在调用scheduleTraversals()的时候 postSyncBarrier添加同步消息屏障

scss

代码解读

复制代码

@UnsupportedAppUsage void scheduleTraversals() { if (!mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = true; //1. 往主线程的Handler对应的MessageQueue发送一个同步屏障消息 mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); //2.将mTraversalRunnable保存到Choreographer中 mChoreographer.postCallback( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); if (!mUnbufferedInputDispatch) { scheduleConsumeBatchedInput(); } notifyRendererOfFramePending(); pokeDrawLockIfNeeded(); } } ... //在doTraversal方法中移除同步消息屏障 void doTraversal() { if (mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = false; //移除同步屏障 mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier); ... } }

在这个方法中，涉及到三个比较重要的信息

mTraversalRunnable
Choreographer编舞者
同步屏障消息

首先看mTraversalRunnable，它的作用就是从ViewRootImpl 从上往下执行performMeasure、performLayout、performDraw。
Choreographer主要是为了配合Vsync信号，给上层app的渲染提供一个稳定的Message处理时机，也就是Vsync信号到来时，系统通过对Vsync信号的调整，来控制每一帧绘制操作的时机。当Vsync信号到来时，会往主线程的MessageQueue中插入一条异步消息，由于在scheduleTraversals中给MessageQueue中插入了同步屏障消息，那么当执行到同步屏障时，会取出异步消息执行。看下Choreography中插入消息的方法是如何实现的：

java

代码解读

复制代码

private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType, Object action, Object token, long delayMillis) { synchronized (mLock) { ... if (dueTime <= now) { scheduleFrameLocked(now); } else { Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action); msg.arg1 = callbackType; //设置为异步消息 msg.setAsynchronous(true); mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime); } } }

通过以上的分析，我们知道了，在刷新ui的时候原来会有这么多的参与者，但是那些什么同步消息、异步消息、消息屏障又是些什么东西呢？接下来我们就来研究一下。

何为同步屏障？

message分类

Handler的message分为三种

同步消息
异步消息
屏障消息

通常我们使用handler发送消息，都是使用默认的构造函数构造handler，然后使用send方法发送。这样发送的消息都是普通消息也就是同步消息，发出去的消息就会在MessageQueue中排队。异步消息正常情况下跟同步消息没有区别，只有在设置了同步屏障之后，才会出现差异。

同步屏障就是在消息队列中插入一个屏障，插入之后，所有的同步消息都会被屏蔽，不能被执行，但是异步消息却不受影响，可以继续执行。

插入消息屏障

正常插入消息会调用enqueueMessage方法，同时将handler赋值给message的target。

less

代码解读

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//将消息插入消息队列 private boolean enqueueMessage(@NonNull MessageQueue queue, @NonNull Message msg, long uptimeMillis) { msg.target = this; msg.workSourceUid = ThreadLocalWorkSource.getUid(); //进行判断是否将消息设置为异步消息 if (mAsynchronous) { msg.setAsynchronous(true); } return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis); }

在MessageQueue中进行判断，如果target为空也就是这个message没有对应的handler则会报异常。

scss

代码解读

复制代码

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) { 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."); } ... // 如果需要唤醒，则唤醒 if (needWake) { nativeWake(mPtr); }

通过MessageQueue的postSyncBarrier方法插入屏障，message的target属性为null

ini

代码解读

复制代码

`private int postSyncBarrier(long when) {

synchronized (this) {
final int token = mNextBarrierToken++;
//msg没有为target属性赋值
final Message msg = Message.obtain();
…
//根据时间插入到MessageQueue中
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;
}
//返回一个序号，通过它可以对屏障消息进行撤销
return token;
}
}`

经过以上的操作，我们可以总结出

屏障消息和普通消息的区别是屏障消息没有target属性，普通消息有target属性是因为要将消息分发给target指向的handler处理
屏障消息会插入到MessageQueue中合适的位置，这个消息以后的普通消息将被屏蔽
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

如何发送异步消息

通常我们发送的都是普通消息，如果想发送异步消息

可以在创建handler时使用如下的构造器中的一种，同时将async参数设置为true，这样这个handler发送的消息就都是异步消息了。

less

代码解读

复制代码

`public Handler(boolean async) {
this(null, async);
}

public Handler(@NonNull Looper looper, @Nullable Callback callback) {
this(looper, callback, false);
}

public Handler(@Nullable Callback callback, boolean async) {
…
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
“Can’t create handler inside thread ” + Thread.currentThread()

” that has not called Looper.prepare()”);
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}`
除了这种方式还可以直接设置消息的类型为异步消息

typescript

代码解读

复制代码

public void setAsynchronous(boolean async) { if (async) { flags |= FLAG_ASYNCHRONOUS; } else { flags &= ~FLAG_ASYNCHRONOUS; } }

消息处理的过程

MessageQueue是通过next方法来遍历消息的

csharp

代码解读

复制代码

@UnsupportedAppUsage Message next() { for (;;) { nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis); synchronized (this) { Message msg = mMessages; //如果msg.target为空，也就是说是一个同步屏障消息，则进入这个判断里面 if (msg != null && msg.target == null) { // Stalled by a barrier. Find the next asynchronous message in the queue. //在这个while循环中，找到最近的一个异步消息 do { prevMsg = msg; msg = msg.next; } while (msg != null && !msg.isAsynchronous()); } //找到了异步消息 if (msg != null) { //如果消息的处理时间小于当前时间则等待 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. //处理消息 mBlocked = false; //将异步消息移除 if (prevMsg != null) { prevMsg.next = msg.next; } else { mMessages = msg.next; } msg.next = null; if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg); msg.markInUse(); //返回异步消息 return msg; } } else { // No more messages. //没有找到异步消息则进入阻塞状态，等待被唤醒 nextPollTimeoutMillis = -1; } ... }

在这段代码中，可以看到，处理过程中会先判断此消息是否为屏障消息，如果是屏障消息，则去循环遍历，直到寻找到异步消息为止。通过这种方式跳过了普通消息，直接执行异步消息。也就是说同步屏障为handler消息机制提供了一种优先级策略，异步消息的优先级要高于同步消息。

另外需要注意的是：同步屏障不会自动移除，使用完成之后需要手动移除，不然会造成同步消息无法处理。也就是上边提到的，通过removeSyncBarrier(int token)方法进行移除，token就是之前添加屏障时返回的token。

arduino

代码解读

复制代码

public void removeSyncBarrier(int token){}

结语

通过以上的分析，想必对于handler消息机制中的几种不同的消息有了一个更深入的了解了吧，对于绘制流程中，为什么要发送一个同步屏障并且发送异步消息，应该心中也有了答案，不错，就是为了让保证在vsync信号到来时，异步任务可以优先执行，从而绘制任务可以被及时执行，避免造成界面卡顿。

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