Android 同步和消息机制

Linux 下线程的运行模式是抢占式的，为了防止全局资源（可能是一个全局变量，也可能是系统的硬件资源，图扬声器）因为线程的切换出现错误，通常需要使用系统提供的同步机制来“独占”全局资源的访问权。虽然同步机制能解决资源访问的冲突问题，但也不可避免的带来了性能上的损失，因此，在不影响正确性的前提下，应当尽量避免使用同步机制。

1.原子操作

2.Android Native层的同步方法

3.Android Java层的同步方法：

Java语言提供了同步关键字，synchronized来支持线程间的同步操作。

synchronized锁住的是对象，不是一段代码。synchronized起到的是自动加锁和解锁的作用。

synchronized最常见的用法是保护一段代码：

class Foo implements Runnable {

private String mLock;

public void lockedMethod () {

......

synchronized(mLock) {

......

 }

......

 }

 }

假设类Foo 有两个实例对象foo1 和foo2,如果在两个线程中分别调用foo1.lockedMethod()方法，在同一时间，只有一个线程能执行被synchronized括起来的代码，也就起到了互斥作用。但是如果另一个线程调用的是foo2.lockedMethod(),这样其实是两把不同的锁，不会起到互斥作用。

synchronized还可以用在类的方法前面，

class FooA implements Runnable { 

public synchronized void lockedMethod () { ......}

public synchronized voidunlockedMethod () { ......}

 }

语法上等价于synchronized （this）{...... },表明上锁的对象是类的实例对象本身。假定类FooA有一个实例对象foo_a,两个线程都访问foo_a.lockedMethod()一定会互斥，一个线程访问foo_a.lockedMethod()，另一个线程访问foo_a.unlockedMethod()同样会互斥。当然如果是两个实例类对象foo_a和foo_b，分别调用他们的函数，都不会互斥。

synchronized的第三种用法是修饰一个静态方法，

class FooB implements Runnable { 

public synchronized static void lockedMethod () { ......}

 }

语法上等价于 synchronized （FooB.class）{......},表明上锁的对象是类本身。一旦有一个线程调用FooB类的任何实例对象 lockedMethod () ，另一个线程对于FooB类的任何对象的 lockedMethod ()方法，都将会产生互斥。

synchronized 只能提供互斥访问的同步机制，如果需要完成一些更复杂的同步操作，需要Object 类来配合完成。Object类是所有Java对象的基类，Object类中提供了一些与同步相关的方法：

//唤醒挂起的线程

public final native void notify();

public final native void notifyAll();

// 挂起调用者所在的线程

public final void wait();

public final void wait(long millis);

public final native void wait(long millis, int nanos);

以上函数的调用必须是在本线程取得对Object 对象的控制权以后才能进行。

更准确的说，应该是在synchronized的作用域内调用。

Android 的消息机制

消息驱动是一种进程或线程的运行模式。内部、外部的各种事件都可以放到消息队列中按序处理。这种模式特别适合处理大量的交互事件。Android 应用的UI线程,同样采用了消息驱动模式，所有外部来的按键消息，触屏消息，各种系统的Intent，广播等都会转化为内部消息，然后在主线程中分发处理。

Android 没有全局的消息队列，消息队列是和某个线程关联在一起的，每个线程最多有一个消息队列，消息的取出和处理在线程中完成。处理前必须为线程构造消息队列，发送消息也必须先得到消息队列的Handler对象。

Android中与消息机制相关的类主要是

1.Looper，

线程的消息循环处理器，每个线程只能有一个Looper对象。Looper内部有一个消息队列MessageQueue，所有线程的消息都存放在这个队列中。新建一个线程时，系统并不会马上为这个线程创建一个Looper对象，需要程序自己创建。

2.Handler，

Handler对象时Message的接收者和处理者。用户使用Handler对象把Message添加到消息队列中，同时通过Handler的回调方法handleMessage()来对消息队列当中的Message进行处理。Handler对象在构造时和某个Looper对象关联在一起。Handler和Looper是多对一的关系，多个Handler对象可以和一个Looper对象关联在一起。

在一个线程中可以只用一个Handler对象来处理所有的消息，也可以使用多个。构造一个Handler对象需要两个参数，线程的Lopper对象和消息的处理函数。对于Handler对象而言，参数Looper是必须的，因为它只能给某个线程的Looper对象发送消息，如果构造方法不指定特定的Looper对象，它会使用当前线程的Looper对象。但是参数callback不是必须的，应用程序可以通过这个callback方法来实现对消息的集中处理。也可以把处理消息的callback方法直接放在消息对象中。

Handler类是消息框架的一部分，消息的定义和响应还需要在应用层的代码中完成。Android 把消息的定义和处理完全独立了出来，线程只是提供了一个消息队列和消息响应代码的运行环境。Android主线程的实现都是在Framework中，但是可以使用下面的方法来构造一个带有callback方法的消息发送给主线程。

public static Message obtain (Handler handler, Runnable callback)

这样callback方法将在主线程中执行。

Handler类的另一个功能是发送消息：

send类：send只是把消息插入到了消息队列中，同时指定消息处理的时间。如果指定的时间为0，表示要立即处理，MessageQueue会把这条消息插到队列的头部，MessageQueue类中接收消息的接口如下：

boolean enqueueMessage (Message msg, long when)

发送消息的接口虽然多，但是都是在时间上玩花样，让应用方便使用而已。

public final boolean sendMessage (Message msg) // 希望马上处理，但是不打算插队

public final boolean sendEmptyMessage (int  what) // 如果定义的消息只有ID， 不用附加参数，这个函数更佳方便。

public final boolean sendEmptyMessageDelayed (int  what, long delayMillis) //

public final boolean sendEmptyMessageAtTime (nt  what, long uptimeMillis) //

public final boolean sendMessageDelayed (Message msg, long delayMillis) // 希望延时一段时间处理

public boolean sendMessageAtTime (Message msg,  long uptimeMillis) // 希望在指定时间处理

public final boolean sendMessageAtFrontOfQueue (Message msg) //非常紧急，希望尽快处理

post类：也是在使用send类的方法在发送消息，只是它们的参数要求是Runnable类的对象，然后在方法中调用了getPostMessage(r)获取了一个Message对象来发送。

public final boolean post(Runnable r){

return sendMessageDelayed (getPostMessage(r), 0);

 }

public final boolean postAtTime(Runnable r, long uptimeMillis){

return sendMessageAtTime (getPostMessage(r), uptimeMillis);

 }

public final boolean postAtTime(Runnable r, Object token,  long uptimeMillis){

return sendMessageAtTime (getPostMessage(r, token), uptimeMillis);

 }

public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis){

return sendMessageDelayed (getPostMessage(r), delayMillis);

 }

public final boolean postAtFrontOfQueue(Runnable r){

return sendMessageAtFrontOfQueue (getPostMessage(r), 0);

 }

综上，post类型的方法用来发送带有处理方法的消息，send类型的方法则用于发送传统的带有消息ID的消息。

dispatchMessage():

消息回优先分发给消息中自带的回调方法。否则，如果Handler定义了回调方法，先调用这个方法处理，如果这个方法没有处理，还会调用Handler自己的HandleMessage()方法，这个方法缺省不做任何事情。如果实现了一个Handler类的继承类，也可以通过重载HandleMessage()方法来达到处理消息的目的。

消息的同步-——Message类的setAsynchronous()方法（给一条消息加上异步标志）。

一种情况：收到一条广播，或者在Activity刚启动时，可能需要完成一个比较耗时的操作，但是，如果消息处理函数长时间不返回，很容易发生ANR。常用的解决办法是发送一个消息，然后在消息处理函数中完成这个耗时操作。

当MessageQueue调用enqueueSyncBarrier(long when)后，使用setAsynchronous()方法来给一条消息做上标志，MessageQueue检测到消息的标志后，会正常处理这条消息，但是别的消息还是暂停处理，直到调用removeSynvBarrier()方法移走挡在消息队列前面的“SyncBarrier”

3.Message 

Message是消息的载体，Message设计为Parcelable类的派生类，这表明Message可以通过binder来夸进程发送。

4.MessageQueue。

不同线程间发送消息，有同步保护吗？如何实现的？

消息队列不同于普通队列，每条消息都有时间，如何实现按时间分发消息？

没有消息时消息队列会挂起吗？来了新的消息又是如何被唤醒的？

消息队列是如何组织的？新消息是如何插入的？都是在队尾吗？

SyncBarrier是如何工作的？