(转)Handler.postDelayed()是如何精确延迟指定时间的

使用Handler.postDelayed()时的疑问

使用handler发送消息时有两种方式,post(Runnable r)和post(Runnable r, long delayMillis)都是将指定Runnable(包装成PostMessage)加入到MessageQueue中,然后Looper不断从MessageQueue中读取Message进行处理。

然而我在使用的时候就一直有一个疑问,类似Looper这种「轮询」的工作方式,如果在每次读取时判断时间,是无论如何都会有误差的。但是在测试中发现Delay的误差并没有大于我使用System.out.println(System.currentTimeMillis())所产生的误差,几乎可以忽略不计,那么Android是怎么做到的呢?

Handler.postDelayed()的调用路径

一步一步跟一下Handler.postDelayed()的调用路径:

Handler.postDelayed(Runnable r, long delayMillis)

Handler.sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis)

Handler.sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)

Handler.enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)

MessageQueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis)

最后发现Handler没有自己处理Delay,而是交给了MessageQueue处理,我们继续跟进去看看MessageQueue又做了什么:

msg.markInUse();

msg.when = when;

Message p = mMessages;

boolean needWake;

if (p == null || when == 0 || when

//Newhead,wakeuptheeventqueueifblocked.

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

//Nextmessageisnotready.Setatimeouttowakeupwhenitisready.

nextPollTimeoutMillis=(int)Math.min(msg.when-now,Integer.MAX_VALUE);

}else{

//Gotamessage.

mBlocked=false;

if(prevMsg!=null){

prevMsg.next=msg.next;

}else{

mMessages=msg.next;

                }

msg.next=null;

if(DEBUG)Log.v(TAG, "Returningmessage:" +msg);

msg.markInUse();

returnmsg;

            }

}else{

//Nomoremessages.

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

//Newhead,wakeuptheeventqueueifblocked.

msg.next=p;

mMessages=msg;

needWake=mBlocked;

}else{

...

}

...

//WecanassumemPtr!=0becausemQuittingisfalse.

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) {

//Noidlehandlerstorun.Loopandwaitsomemore.

mBlocked=true;

continue;

    }

...

}

就是这里了,在next()方法内部,如果有阻塞(没有消息了或者只有Delay的消息),会把mBlocked这个变量标记为true,在下一个Message进队时会判断这个message的位置,如果在队首就会调用nativeWake()方法唤醒线程!

现在整个调用流程就比较清晰了,以刚刚的问题为例:

postDelay()一个10秒钟的Runnable A、消息进队,MessageQueue调用nativePollOnce()阻塞,Looper阻塞;

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;

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;

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;

直到阻塞时间到或者下一次有Message进队;

这样,基本上就能保证Handler.postDelayed()发布的消息能在相对精确的时间被传递给Looper进行处理而又不会阻塞队列了。

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另外,这里在阅读原文的基础上添加一点思考内容:

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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