Android延迟实现的几种解决方法及原理分析
前言
在Android开发中我们可能会有延时执行某个操作的需求，例如我们启动应用的时候，一开始呈现的是一个引导页面，过了两三秒后，会自动跳转到主界面。这就是一个延时操作。
而写这篇文章的目的，是看到群里有人在实现延迟的时候，用如下的第四种方法，个人感觉有点不妥，为了防止更多的人有这种想法，所以自己抽空深入分析，就分析的结果，写下此文，希望对部分人有启示作用。
1.实现延迟的几种方法？
答：
1.java.util.Timer类的：
public void schedule(TimerTask task, long delay) {
if (delay < 0)
throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
}
2.android.os.Handler类：
public final boolean postDelayed(Runnable r, long delayMillis)
{
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), delayMillis);
}
3.android.app.AlarmManager类:
@SystemApi
@RequiresPermission(android.Manifest.permission.UPDATE_DEVICE_STATS)
public void set(@AlarmType int type, long triggerAtMillis, long windowMillis,
long intervalMillis, OnAlarmListener listener, Handler targetHandler,
WorkSource workSource) {
setImpl(type, triggerAtMillis, windowMillis, intervalMillis, 0, null, listener, null,
targetHandler, workSource, null);
}
4.Thread.sleep()然后在一定时间之后再执行想执行的代码：
new Thread(new Runnable(){
Thead.sleep(4*1000);
doTask();
}).start()
2.他们的各自的实现原理？
答：
1.Timer的实现，是通过内部开启一个TimerThread：
private void mainLoop() {
while (true) {
try {
TimerTask task;
boolean taskFired;
synchronized(queue) {
// Wait for queue to become non-empty
while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)
queue.wait();
if (queue.isEmpty())
break; // Queue is empty and will forever remain; die
// Queue nonempty; look at first evt and do the right thing
long currentTime, executionTime;
task = queue.getMin();
synchronized(task.lock) {
if (task.state == TimerTask.CANCELLED) {
queue.removeMin();
continue; // No action required, poll queue again
}
currentTime = System.currentTimeMillis();
executionTime = task.nextExecutionTime;
if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) {
if (task.period == 0) { // Non-repeating, remove
queue.removeMin();
task.state = TimerTask.EXECUTED;
} else { // Repeating task, reschedule
queue.rescheduleMin(
task.period<0 ? currentTime - task.period
: executionTime + task.period);
}
}
}
if (!taskFired) // Task hasn't yet fired; wait
queue.wait(executionTime - currentTime);
}
if (taskFired) // Task fired; run it, holding no locks
task.run();
} catch(InterruptedException e) {
}
}
}
是通过wait和延迟时间到达的时候，调用notify来唤起线程继续执行，这样来实现延迟的话，我们可以回开启一个新的线程，貌似为了个延迟没必要这样吧，定时，频繁执行的任务，再考虑这个吧。
2.Handler的postDelay是通过设置Message的when为delay的时间，我们知道当我们的应用开启的时候，会同步开启Looper.loop()方法循环的，不停的通过MeassgeQueue的next方法：
Message next() {
......
int nextPollTimeoutMillis = 0;
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;
}
......
}
}
当我们向MessageQueue插入一条延迟的Message的时候，Looper在执行loop方法，底层会调用epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);其中的timeoutMillis参数指定了在没有事件发生的时候epoll_wait调用阻塞的毫秒数(milliseconds)。这样我们在之前的时间内这个时候阻塞了是会释放cpu的资源，等到延迟的时间到了时候，再监控到事件发生。在这里可能有人会有疑问，一直阻塞，那我接下来的消息应该怎么执行呢？
我们可以看到当我们插入消息的时候的方法：
boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
if (msg.target == null) {
throw new IllegalArgumentException("Message must have a target.");
}
if (msg.isInUse()) {
throw new IllegalStateException(msg + " This message is already in use.");
}
synchronized (this) {
if (mQuitting) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException(
msg.target + " sending message to a Handler on a dead thread");
Log.w(TAG, e.getMessage(), e);
msg.recycle();
return false;
}
msg.markInUse();
msg.when = when;
Message p = mMessages;
boolean needWake;
if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
msg.next = p;
mMessages = msg;
needWake = mBlocked;
} else {
needWake = mBlocked && p.target == null && msg.isAsynchronous();
Message prev;
for (;;) {
prev = p;
p = p.next;
if (p == null || when < p.when) {
break;
}
if (needWake && p.isAsynchronous()) {
needWake = false;
}
}
msg.next = p; // invariant: p == prev.next
prev.next = msg;
}
mQuitting is false.
if (needWake) {
nativeWake(mPtr);
}
}
return true;
}
阻塞了有两种方式唤醒，一种是超时了，一种是被主动唤醒了，在上面我们可以看到当有消息进入的时候，我们会唤醒继续执行，所以我们的即时消息在延迟消息之后插入是没有关系的。然后在延迟时间到了的时候，我们也会被唤醒，执行对应的消息send，以达到延迟时间执行某个任务的目的。
优势：这种延迟在阻塞的时候，是会释放cpu的锁，不会过多地占用cpu的资源。
3.AlarmManager的延迟的实现原理，是通过一个AlarmManager的set方法:
IAlarmManager mService.set(mPackageName, type, triggerAtMillis, windowMillis, intervalMillis, flags,
operation, recipientWrapper, listenerTag, workSource, alarmClock);
这里是通过aidl与AlarmManagerService的所在进程进行通信，具体的实现是在AlarmManagerService类里面：
private final IBinder mService = new IAlarmManager.Stub() {
@Override
public void set(String callingPackage,
int type, long triggerAtTime, long windowLength, long interval, int flags,
PendingIntent operation, IAlarmListener directReceiver, String listenerTag,
WorkSource workSource, AlarmManager.AlarmClockInfo alarmClock) {
final int callingUid = Binder.getCallingUid();
if (interval != 0) {
if (directReceiver != null) {
throw new IllegalArgumentException("Repeating alarms cannot use AlarmReceivers");
}
}
if (workSource != null) {
getContext().enforcePermission(
android.Manifest.permission.UPDATE_DEVICE_STATS,
Binder.getCallingPid(), callingUid, "AlarmManager.set");
}
// No incoming callers can request either WAKE_FROM_IDLE or
// ALLOW_WHILE_IDLE_UNRESTRICTED -- we will apply those later as appropriate.
flags &= ~(AlarmManager.FLAG_WAKE_FROM_IDLE
| AlarmManager.FLAG_ALLOW_WHILE_IDLE_UNRESTRICTED);
// Only the system can use FLAG_IDLE_UNTIL -- this is used to tell the alarm
// manager when to come out of idle mode, which is only for DeviceIdleController.
if (callingUid != Process.SYSTEM_UID) {
flags &= ~AlarmManager.FLAG_IDLE_UNTIL;
}
if (windowLength == AlarmManager.WINDOW_EXACT) {
flags |= AlarmManager.FLAG_STANDALONE;
}
if (alarmClock != null) {
flags |= AlarmManager.FLAG_WAKE_FROM_IDLE | AlarmManager.FLAG_STANDALONE;
} else if (workSource == null && (callingUid < Process.FIRST_APPLICATION_UID
|| Arrays.binarySearch(mDeviceIdleUserWhitelist,
UserHandle.getAppId(callingUid)) >= 0)) {
flags |= AlarmManager.FLAG_ALLOW_WHILE_IDLE_UNRESTRICTED;
flags &= ~AlarmManager.FLAG_ALLOW_WHILE_IDLE;
}
setImpl(type, triggerAtTime, windowLength, interval, operation, directReceiver,
listenerTag, flags, workSource, alarmClock, callingUid, callingPackage);
}
}
}
虽然有人觉得用AlarmManager能够在应用关闭的情况下，定时器还能再唤起，经过自己的测试，当杀掉应用程序的进程，AlarmManager的receiver也是接收不到消息的，但是我相信在这里定时器肯定是发送了，但是作为接收方的应用程序进程被杀掉了，执行不了对应的代码。不过有人也觉得AlarmManager更耗电，是因为我们执行定时任务的情况会频繁唤起cpu，但是如果只是用来只是执行延迟任务的话，个人觉得和Handler.postDelayed()相比应该也不会耗电多的。
2.在上面的第四种方法，达到的延迟会一直通过Thread.sleep来达到延迟的话，会一直占用cpu的资源，这种方法不赞同使用。
3.总结
如上面我们看到的这样，如果是单纯的实现一个任务的延迟的话，我们可以用Handler.postDelayed()和AlarmManager.set()来实现，用（4）的方法Thread.sleep()的话，首先开启一个新的线程，然后会持有cpu的资源，用（1）的方法，Timer，会开启一个死循环的线程，这样在资源上面都有点浪费。
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