环境: flutter sdk v1.5.4-hotfix.1@stable
对应 flutter engine: 52c7a1e849a170be4b2b2fe34142ca2c0a6fea1f
这里关注的是flutter在C++层的线程表示, 没有涉及dart层的线程
线程创建
flutter底层(C++)的线程(fml::Thread
)是和消息循环紧密关联的,即每一个fml::Thead
实例都创建了一个消息循环实例,因此如果要创建一个裸线程是不应该用fml::Thread
的。fml::Thread
内部即是用C++11的std::thread
来持有一个线程对象,参看fml::Thread
构造函数(thread.cc:25)。
线程运行体做了2件事
- 创建消息循环实例并关联线程
fml::Thread
对象 - 获取消息循环的
TaskRunner
对象实例并赋值给线程fml::Thread
,即线程也持有一个TaskRunner
实例
这个TaskRunner
是个干啥的,还得看的fml::MessageLoop
实现fml::Thread
的实现非常简单,关键还是看它关联的fml::MessageLoop
。
线程存储
消息循环fml::MessageLoop
首先用了线程存储来保存一个回调,这个回调的作用是显式释放一个fml::MessageLoop
内存对象,所以先搞清flutter底层是如何进行线程存储的。
线程存储对象即作用域与线程生命周期一致的存储对象,fml::ThreadLocal
即为线程存储类,它要保存的值是一个类型为intptr_t
的对象;fml::ThreadLocal
在不同平台用了不同的实现方式
-
类linux平台
用了pthread的库函数pthread_key_create
来生成一个标识线程的key键,key对应的值是一个辅助类Box
,它保存了intptr_t
对象和传入的回调方法ThreadLocalDestroyCallback
。ThreadLocal
使用前需要声明的关键字是static
对象析构的顺序稍有点绕, 各对象析构调用序列如下:ThreadLocal::~ThreadLocal() ThreadLocal::Box::~Box() pthread_key_delete(_key) ThreadLocal::ThreadLocalDestroy ThreadLocal::Box::DestroyValue ThreadLocalDestroyCallback() => [](intptr_t value) {} MessageLoop::~MessageLoop() ThreadLocal::Box::~Box()
这样看似乎
thread_local.cc:27
处的delete
操作是多余的? - windows平台
ThreadLocal
使用前直接用了C++11标准的关键字thread_local
。
消息循环
消息循环即异步处理模型,在没有消息时阻塞当前线程以节省CPU消耗,否则以轮询的方式空转很浪费CPU资源,消息循环在安卓平台上很常见,其实所有的消息循环都大同小异。
关联线程
明白了线程存储,那么在创建fml::Thread
对象时调用的MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread
就很浅显了(名字虽然有点累赘),当前线程是否创建了消息循环对象,如果没有那么创建并保存。这样消息循环就与线程关联起来了, 通过什么关联的?tls_message_loop
这个线程存储类对象。
消息队列
MessageLoopImpl ::delayed_tasks_
就是实际的消息队列,它被delayed_tasks_mutex_
这个互斥变量保证线程安全。看着有点累赘,其实就是用了一个优先级队列按执行时间点来插入,如果时间点相同就按FIFO的规则来插入。
队列元素是一个内部类DelayedTask
, 主要包含消息执行体task
和执行时间点target_time
,order
其实是用来排序的。
循环实现
MessageLoop
对象构造函数创建了2个重要实例,消息循环实现体MessageLoopImpl
和fml::TaskRunner
, 而fml::TaskRunner
内部又引用了MessageLoopImpl
。MessageLoopImpl::Create()
创建了不同平台对应的消息循环实现体,于是MessageLoop
与MessageLoopImpl
之间的关系也非常清楚了: MessageLoop
是MessageLoopImpl
的壳或者MessageLoopImpl
是MessageLoop
的代理,MessageLoopImpl
是不对外暴露的、与平台相关的、真正实现消息读取与处理的对象。
MessageLoopImpl::Run,Terminate,WakeUp
是纯虚函数,由平台实现,譬如安卓平台的实现MessageLoopAndroid
调用的是AndroidNDK方法ALooper_pollOnce
, MessageLoopLinux
调用是Linux阻塞函数epoll_wait
。
这里涉及的类和方法有点绕,其实想达到目的很简单:读取并处理消息的操作是统一的,但线程唤醒或者阻塞的方式是允许平台差异的
发送消息
一个消息循环关联一个TaskRunner
,而TaskRunner
细看实现发现全都是MessageLoopImpl
的方法,再联系之前在AndroidShellHolder
构造函数里创建的TaskHost
,就可以发现所谓的TaskRunner
无非就是给指定消息循环发送消息,而一个消息循环是和一个线程(fml::Thread
)关联的,因而也也就是给指定线程发送消息,没错,正是线程间通信!TaskRunner
也正是声明成了线程安全对象(fml::RefCountedThreadSafe
)
这样其实一切都串联起来了: fml::TaskRunner
正如android中的android.os.Handler
, fml::closure
正如android中的Runnable
, fml::TaskRunner
不断的将各种fml::closure
对象添加到消息队列当中,并设定消息循环在指定的时间点唤醒并执行。
线程结束
fml::Thread
析构函数调用了自身的Join
方法, 这个操作初看有点别扭,后来才明白意图:主调线程需要同步的等待被调线程结束,名称不如Exit
来的言简意赅。Join
方法先异步发送了一个结束消息循环的请求(MessageLoop::GetCurrent().Terminate()
),然后阻塞式等待结束。
结合以上列出线程退出的调用序列:
Thread::~Thread()
Thread::Join()
TaskRunner::PostTask()
...[异步]
MessageLoop::Terminate()
MessageLoopImpl::DoTerminate()
MessageLoopImpl::Terminate() => MessageLoopAndroid::Terminate()
ALooper_wake()
...[异步,函数开始返回]
MessageLoopImpl::Run() => MessageLoopAndroid::Run()
MessageLoopImpl::RunExpiredTasksNow()
MessageLoopImpl::DoRun()
MessageLoop::Run()
...[异步]
ThreadLocal::~ThreadLocal()
[省略,同线程存储对象析构的调用序列]
线程体系
回看AndroidShellHolder
的构造函数,其中涉及flutter::ThreadHost
, fml::TaskRunner
, flutter::TaskRunners
,在创建Shell
对象之前还创建了一系列线程:ui_thread
, gpu_thread
, io_thread
,并对TaskRunner
有一系列操作,有点杂乱但现在看其实就非常清晰了。
当前执行AndroidShellHolder
构造函数的线程被创建了一个消息循环(android_shell_holder.cc:81)并将消息循环的TaskRunner
赋值给了platform_runner
(注意:并没有创建platform_thread
对象)。其它的TaskRunner
则分别是所创建的fml::Thread
线程的TaskRunner
对象。
那么问题来了:当某个线程通过platform_runner
发送一个异步请求时,会在什么时机执行?