Android中Message对象复用原理

简介: Android开发中,我们经常使用Message对象,却很少去探求其复用池的实现原理,是时候揭开它的神秘面纱了!

Android 中 Message的应用

Message 在Android中主要是在 消息循环机制 中使用,即配合 Handler,LooperMessageQueue来进行线程切换,线程间传递数据;
以及配合Handler在IPC中传递数据; 这里不对这些进行展开,它不是我们关注的重点.

我们在代码中,被建议(网上或者前辈或看注释)用以下的方式来使用 Message,并且被告知,这样会提高性能.

Message msg = Message.obtain();

/**
     * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
     * avoid allocating new objects in many cases.
     */
    public static Message obtain();

嗯! 根据官方的文档,这样确实能够提高性能,将避免在大多数情况下创建新的对象!

下面我们来看它是如何实现高效的.

Message对象复用的实现

Message能提高效率的原因是,将使用完的Message清除附带的数据后,添加到复用池中,当我们需要使用它时,直接在复用池中取出对象使用,而不需要重新new创建对象. 而复用池本质上就是一个单向链表,为了更好的理解,Message复用池的实现,我们先来看下,简单的单向链表实现.

public class Linked<T> {
    // 链表的头节点
    private Node<T> head;
    // 链表的长度
    private int length;
    // 数据插入头部
    public void insertHead(T data) {
        Node<T> n = new Node<>();
        n.data = data;
        // 将所添加的节点的下一个节点指向头结点
        n.next = head;
        // 将头结点指向党员元素
        head = n;
        // 链表长度加1
        length++;
    }
    // 移除头部,并取出数据
    public T removeHead() {
        // 拿到原头结点
        Node<T> n = head;
        // 将头结点设置为下一个节点
        head = n.next;
        // 原头节点的下一个节点置空
        n.next = null;
        // 链表长度减1
        length--;
        // 返回原头结点数据
        return n.data;
    }
    public int getLength() {
        return length;
    }
    // 节点类
    static class Node<T> {
        T data; // 节点存放的元素
        Node<T> next; // 下一个节点的引用
    }
}

上面实现了单向链表的插入头部,和移除头部功能.
相信大家,对这种单向链表的实现,都十分熟悉,这里不再详细讲解,如果看不懂,请自行复习数据结构相关知识点.

下面我们带着上面的知识,来看Message中源码的实现.

// 只显示我们需要关注的代码
public final class Message implements Parcelable {
    ...
    // 下一个节点的引用
    Message next;
    // 这里起到类锁的功能,相当于 Message.class
    private static final Object sPoolSync = new Object();
    // 可以类比为 头结点
    private static Message sPool;
    // 链表的长度
    private static int sPoolSize = 0;
    // 链表的最大长度
    private static final int MAX_POOL_SIZE = 50;
    // 获取Message对象,类比单向链表的removeHead操作
    public static Message obtain() {
        // 同步锁, 这里相当于锁住 Message.class, 起到类锁的作用, 每一个Message实例都是同一把锁
        synchronized (sPoolSync) {
            // 链表中有可复用的Message,直接拿到头结点,然后将头结点指向下一个元素
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        // 链表中,没有可复用的message,直接new
        return new Message();
    }
    // 类比单向链表的insertHead操作
    void recycleUnchecked() {
        // 清空数据操作
        obj = null;
        ...
        // 同步锁
        synchronized (sPoolSync) {
            // 如果链表长度小于50,将当前结点,加入链表头部
            if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
                next = sPool;
                sPool = this;
                sPoolSize++;
            }
        }
    }
    ...
}

从上面的分析,我们来梳理一下整体的流程思想.

  • Message 使用一个静态变量,来起到头结点的作用.

静态变量属于类变量,内存中只会存在一份引用,正好能起到 头结点的作用

  • Message 将自身作为Node节点,存储下一个节点的引用,和自身数据
  • obtain()方法相当于链表中移除首元素,并返回该元素的操作

从复用池中获取Message避免了 new创建的消耗.

  • recycleUnchecked()方法相当于链表中将节点加入到头部的操作

添加到复用池之前,会先将Message中的数据清空.

  • Message添加了线程安全的操作
  • Message复用池最多保存50个使用完待复用的Message

50个可能是考虑到内存开销和时间开销的平衡, 不是将数据无限制的添加到复用池.


Message将自身作为节点, 使用一个静态变量作为头结点,让Message自身形成一个链表,而链表中存的是 已经清空数据的Message对象, 以这种方式起到复用的效果!

疑问

从代码中可以看出, Message中,将 private static final Object sPoolSync = new Object();作为锁标志,来起到类锁的作用.

它能起到类锁的作用是因为,static修饰的变量在类加载的初始化阶段就将被创建,final使得引用不可改变,从而达到 内存独一份的效果,进而起到和类锁同样的作用.

这里有个疑问, 为何不直接使用类锁来加锁呢? 使用上诉方式,反而需要new一个Object对象,不是增加开销吗?

// why not ???
synchronized (Message.class) {
            if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
                next = sPool;
                sPool = this;
                sPoolSize++;
            }
        }

有答案的同学, 欢迎在评论区中指出!

引用

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