Handler.postDelayed()的原理

阅读之前先问大家一个问题:Handler.postDelayed()是先delay一定的时间,然后再放入messageQueue中,还是先直接放入MessageQueue中,然后在里面wait delay的时间?为什么?如果你不答不上来的话,那么此文值得你看看。

Handler.postDelayed()的调用路径

  1. Handler.postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
  2. Handler.sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis)
  3. Handler.sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
  4. Handler.enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
  5. MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
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 {
    ...
}

MessageQueue中组织Message的结构就是一个简单的单向链表,只保存了链表头部的引用(果然只是个Queue啊)。在enqueueMessage()的时候把应该执行的时间(上面Hanlder调用路径的第三步延迟已经加上了现有时间,所以叫when)设置到msg里面,并没有进行处理……WTF?

继续跟进去看看Looper是怎么读取MessageQueue的,在loop()方法内:

for (;;) {
    Message msg = queue.next(); // might block
    if (msg == null) {
        // No message indicates that the message queue is quitting.
        return;
    }
    ...
}

原来调用的是MessageQueue.next(),还贴心地注释了这个方法可能会阻塞,点进去看看

for (;;) {
    if (nextPollTimeoutMillis != 0) {
        Binder.flushPendingCommands();
    }
 
    nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
 
    synchronized (this) {
        // Try to retrieve the next message.  Return if found.
        final long now = SystemClock.uptimeMillis();
        Message prevMsg = null;
        Message msg = mMessages;
        if (msg != null && msg.target == null) {
            // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
            do {
                prevMsg = msg;
                msg = msg.next;
            } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
        }
        if (msg != null) {
            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.
                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 {
            // No more messages.
            nextPollTimeoutMillis = -1;
        }
        ...
    }
}

可以看到,在这个方法内,如果头部的这个Message是有延迟而且延迟时间没到的(now < msg.when),会计算一下时间(保存为变量nextPollTimeoutMillis),然后在循环开始的时候判断如果这个Message有延迟,就调用nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis)进行阻塞。nativePollOnce()的作用类似与object.wait(),只不过是使用了Native的方法对这个线程精确时间的唤醒。

精确延时的问题到这里就算是基本解决了,不过我又产生了一个新的疑问:如果Message会阻塞MessageQueue的话,那么先postDelay10秒一个Runnable A,消息队列会一直阻塞,然后我再post一个Runnable B,B岂不是会等A执行完了再执行?正常使用时显然不是这样的,那么问题出在哪呢?

再来一步一步顺一下Looper、Handler、MessageQueue的调用执行逻辑,重新看到MessageQueue.enqueueMessage()的时候发现,似乎刚才遗漏了什么东西:

msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
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 {
    ...
}
...
// We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
if (needWake) {
    nativeWake(mPtr);
}

这个needWake变量和nativeWake()方法似乎是唤醒线程啊?继续看看mBlocked是什么:

Message next() {
    for (;;) {
        ...
        if (msg != null) {
            ...
        } else {
            // Got a message.
            mBlocked = false;
            ...
        }
        ...
    }
    ...
    if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
        // No idle handlers to run.  Loop and wait some more.
        mBlocked = true;
        continue;
    }
    ...
}
  1. postDelay()一个10秒钟的Runnable A、消息进队,MessageQueue调用nativePollOnce()阻塞,Looper阻塞;
  2. 紧接着post()一个Runnable B、消息进队,判断现在A时间还没到、正在阻塞,把B插入消息队列的头部(A的前面),然后调用nativeWake()方法唤醒线程;
  3. MessageQueue.next()方法被唤醒后,重新开始读取消息链表,第一个消息B无延时,直接返回给Looper;
  4. Looper处理完这个消息再次调用next()方法,MessageQueue继续读取消息链表,第二个消息A还没到时间,计算一下剩余时间(假如还剩9秒)继续调用nativePollOnce()阻塞;
  5. 直到阻塞时间到或者下一次有Message进队;

总结:

MessageQueue会根据post delay的时间排序放入到链表中,链表头的时间小,尾部时间最大。因此能保证时间Delay最长的不会block住时间短的。当每次post message的时候会进入到MessageQueue的next()方法,会根据其delay时间和链表头的比较,如果更短则,放入链表头,并且看时间是否有delay,如果有,则block,等待时间到来唤醒执行,否则将唤醒立即执行。

所以handler.postDelay并不是先等待一定的时间再放入到MessageQueue中,而是直接进入MessageQueue,以MessageQueue的时间顺序排列和唤醒的方式结合实现的。使用后者的方式,我认为是集中式的统一管理了所有message,而如果像前者的话,有多少个delay message,则需要起多少个定时器。前者由于有了排序,而且保存的每个message的执行时间,因此只需一个定时器按顺序next即可。

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