Android-Handler同步屏障

Posted 2023-04-22

参考技术A

消息机制的同步屏障，其实就是阻碍同步消息，只让异步消息通过。而开启同步屏障的方法就是调用下面的方法：

源码如下：

在这里可以看到，Message对象初始化的时候并没有给target赋值，因此target==null的来源就找得到了。这样就可以插入一条target==null的消息，这个消息就是一个同步屏障。
那么开启消息屏障后，所谓的异步消息又是如何处理的呢？
消息的最终处理其实都是在消息轮询器Looper#loop()中，而loop()循环中会调用MessageQueue#next()从消息队列中进行取消息。

从上面的MessageQueue.next方法可以看出，当消息队列开启同步屏障的时候（即标识为msg.target==null），消息机制在处理消息的时候，会优先处理异步消息。这样，同步屏障就起到了一种过滤和优先级的作用。

如果上图所示，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？就需要先移除这个同步屏障，即调用MessageQueue#removeSyncBarrier()

同步屏障一般在日常开发中比较少用，而在系统源码中就有使用。Android系统中的UI更新相关的消息即为异步消息，需要优先处理。
16ms左右刷新UI，而是60hz的屏幕，即1s刷新60次。
在android中什么是异步消息？即给：

比如，在View更新时，draw、requestLayout、invalidate等很多地方都调用了。ViewRootImpl#scheduleTraversals()。

在这里，mChoreographer.postCallback最终会执行到了Choreographer#postCallbackDelayedInternal()

可以看到，这里就开启了同步屏障，并且发送了异步消息。由于UI相关的消息是优先级最高的，这样系统就会优先处理这些异步消息。
最后，当然要移除同步屏障的时候，调用ViewRootImpl#unscheduleTraversals

在ViewRootImpl中的doTraversal()方法中也会移除同步屏障，这里移除是因为requestLayout或者invalidate的时候，刷新之后，在doTraversal()中就会移除同步屏障，因为此时消息已经发送并且处理了。

Java并发工具类同步屏障CyclicBarrier

作用

CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)，才继续执行。

简介

CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

应用场景

CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的应用场景。比如我们用一个Excel保存了用户所有银行流水，每个Sheet保存一个帐户近一年的每笔银行流水，现在需要统计用户的日均银行流水，先用多线程处理每个sheet里的银行流水，都执行完之后，得到每个sheet的日均银行流水，最后，再用barrierAction用这些线程的计算结果，计算出整个Excel的日均银行流水。

代码示例

实例代码如下：

 1 public class CyclicBarrierTest {
 2 
 3     static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
 4 
 5     public static void main(String[] args) {
 6         new Thread(new Runnable() {
 7 
 8             @Override
 9             public void run() {
10                 try {
11                     c.await();
12                 } catch (Exception e) {
13 
14                 }
15                 System.out.println(1);
16             }
17         }).start();
18 
19         try {
20             c.await();
21         } catch (Exception e) {
22 
23         }
24         System.out.println(2);
25     }
26 }

输出

2
1

或者输出

1
2

　　

如果把new CyclicBarrier(2)修改成new CyclicBarrier(3)则主线程和子线程会永远等待，因为没有第三个线程执行await方法，即没有第三个线程到达屏障，所以之前到达屏障的两个线程都不会继续执行。

CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。barrierAction在CyclicBarrier的数目达到后，所有其他线程被唤醒前执行。

代码如下：

 1 public class CyclicBarrierTest2 {
 2 
 3     static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());
 4 
 5     public static void main(String[] args) {
 6         new Thread(new Runnable() {
 7 
 8             @Override
 9             public void run() {
10                 try {
11                     c.await();
12                 } catch (Exception e) {
13 
14                 }
15                 System.out.println(1);
16             }
17         }).start();
18 
19         try {
20             c.await();
21         } catch (Exception e) {
22 
23         }
24         System.out.println(2);
25     }
26 
27     static class A implements Runnable {
28 
29         @Override
30         public void run() {
31             System.out.println(3);
32         }
33 
34     }
35 
36 }

输出

3
1
2

　　

CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

• CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。
• CyclicBarrier还提供其他有用的方法，比如getNumberWaiting方法可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量。isBroken方法用来知道阻塞的线程是否被中断。比如以下代码执行完之后会返回true。

isBroken的使用代码如下：

 1 import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
 2 import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
 3 
 4 public class CyclicBarrierTest3 {
 5 
 6     static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
 7 
 8     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
 9         Thread thread = new Thread(new Runnable() {
10 
11             @Override
12             public void run() {
13                 try {
14                     c.await();
15                 } catch (Exception e) {
16                 }
17             }
18         });
19         thread.start();
20         thread.interrupt();
21         try {
22             c.await();
23         } catch (Exception e) {
24             System.out.println(c.isBroken());
25         }
26     }
27 }

输出

true

 

参考：《Java并发编程的艺术》