用IdleHandler来性能优化及原理源码分析

背景：

经常在做一些app冷启动速度优化等性能优化工作时候，经常可能会发现有时候需要引入一些第三方sdk，或者库，这些库一般会要求我们在onCreate中进行初始化等，但是onCreate属于生命周期的回调方法，如果onCreate中业务过多就会影响整个app的冷启动时长，很多人这个时候第一想到可能是放入子线程等，但是经常又发现有的调用还要求在主线程调用等限制，所以针对这种情况下就经常会使用到一个IdleHandler，这个当初使用时候大家可能就只是字面意思理解为空闲的Handler，在空闲时候执行，其实没有深入去看看它到底实现原理是什么，今天刚好有机会就来给大家进行一个剖析。

IdleHandler 的概念

IdleHandler 是 MessageQueue 提供的一个接口，用于监听消息队列的空闲状态。它允许开发者在主线程处于空闲时，执行一些低优先级的任务。IdleHandler 的核心方法 queueIdle() 会在系统检测到消息队列空闲时调用。返回值决定了 IdleHandler 是否继续在队列中保留：若返回 true，则该回调在下次队列空闲时继续执行；反之，返回 false 则表示仅执行一次后移除。

IdleHandler 和性能优化

IdleHandler 的出现正好迎合了性能优化的需求。在实际开发中，有一些任务并非必须实时完成，例如日志上报、资源预加载、缓存清理、数据统计、一些动画或预渲染任务等。利用 IdleHandler，可以将这些不紧急的任务推迟到主线程消息队列空闲时再执行，从而避免干扰用户看到的实时界面更新，提高整体界面流畅度和响应速度。因此，在 UI 主线程相对繁忙时，通过 IdleHandler 来分摊任务，可以让系统先处理用户的核心交互，就比如onCreate是生命周期方法，如理里面初始化太多东西影响冷启动速度，针对一些可以延后不那么紧急任务可以待系统空闲时再处理任务，充分利用 CPU 空闲时间。

源码分析IdleHandler

为了更加全面了解IdleHandler，下面将要从以下几个部分进行IdleHandler的源码分析。
1、
IdleHandler的接口解释：
frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java

    /*** Callback interface for discovering when a thread is going to block* waiting for more messages.*/public static interface IdleHandler {/*** Called when the message queue has run out of messages and will now* wait for more.  Return true to keep your idle handler active, false* to have it removed.  This may be called if there are still messages* pending in the queue, but they are all scheduled to be dispatched* after the current time.*/boolean queueIdle();}

上面注释就可以看出来，这个IdleHandler属于一个回调接口，这个接口在线程即将要阻塞等待更多消息时候会被调用。
queueIdle就是对应的回调函数，这个queueIdle有一个返回值true或false，这两个值分别有如下区别：
如果返回true意味着下一次空闲依旧会执行这个IdleHandler的回调函数。
如果返回false就代表当前IdleHandler已经执行完毕，下次空闲不会再执行该IdleHandler。

添加IdleHandler接口

    /*** Add a new {@link IdleHandler} to this message queue.  This may be* removed automatically for you by returning false from* {@link IdleHandler#queueIdle IdleHandler.queueIdle()} when it is* invoked, or explicitly removing it with {@link #removeIdleHandler}.** <p>This method is safe to call from any thread.** @param handler The IdleHandler to be added.*/public void addIdleHandler(@NonNull IdleHandler handler) {if (handler == null) {throw new NullPointerException("Can't add a null IdleHandler");}synchronized (this) {//这里其实就是加入到mIdleHandlers这个集合中mIdleHandlers.add(handler);}}

这里的addIdleHandler添加就是简单加入的mIdleHandlers这个集合中，方便后面执行时候进行遍历

IdleHandler的触发执行

    @UnsupportedAppUsageMessage next() {int pendingIdleHandlerCount = -1; // -1 only during first iterationint nextPollTimeoutMillis = 0;for (;;) {//进入等待消息，要被唤醒2种情况，1被其他函数wake，2等待时间nextPollTimeoutMillis到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;//当消息的Handler为空时，则查询异步消息if (msg != null && msg.target == null) {// Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.//当查询到异步消息，则立刻退出循环do {prevMsg = msg;msg = msg.next;} while (msg != null && !msg.isAsynchronous());}if (msg != null) {//检测msg时间是还没到了if (now < msg.when) {// Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.//还没到msg的处理时间，那么就会与当前时间进行差值，这个差值就是等待时间nextPollTimeoutMillisnextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);} else {// Got a message.mBlocked = false;if (prevMsg != null) {prevMsg.next = msg.next;} else {//设置下一个消息为mMessagesmMessages = msg.next;}msg.next = null;msg.markInUse();//直接return回去消息，也就是有消息都在这里return了不会执行下面业务return msg;}} else {//没有找到消息// No more messages.nextPollTimeoutMillis = -1;}// If first time idle, then get the number of idlers to run.// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.//找了一圈发现没有要处理的消息了，那么就开始判断是否有IdleHandler的消息要处理//注意这里的pendingIdleHandlerCount第一次进入才是-1，后续一旦执行IdleHandler都是变成0，不会再进入if (pendingIdleHandlerCount < 0&& (mMessages == null || now < mMessages.when)) {//把mIdleHandlers集合大小赋值给pendingIdleHandlerCountpendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();}//如果发现没有IdleHandler，那么就返回循环进行block阻塞等待唤醒if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {// No idle handlers to run.  Loop and wait some more.mBlocked = true;continue;}//如果mPendingIdleHandlers这个数组没有初始化就进行初始化，这里最小大小为4应该是为了性能以防频繁扩容if (mPendingIdleHandlers == null) {mPendingIdleHandlers = new IdleHandler[Math.max(pendingIdleHandlerCount, 4)];}//mIdleHandlers转成了数组mPendingIdleHandlersmPendingIdleHandlers = mIdleHandlers.toArray(mPendingIdleHandlers);}// Run the idle handlers.// We only ever reach this code block during the first iteration.//开始正式执行对应的IdleHandlerfor (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handlerboolean keep = false;try {//执行IdleHandler的对应回调业务方法keep = idler.queueIdle();} catch (Throwable t) {Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);}//这里的keep就是queueIdle的返回值，如果返回false就会从mIdleHandlers进行移除if (!keep) {synchronized (this) {mIdleHandlers.remove(idler);}}}//把pendingIdleHandlerCount变成0，不是-1，这样防止死循环执行IdleHandler// Reset the idle handler count to 0 so we do not run them again.pendingIdleHandlerCount = 0;//这里是为了让尽快遍历一下是否有消息，因为可能执行IdleHandler期间有新消息// While calling an idle handler, a new message could have been delivered// so go back and look again for a pending message without waiting.nextPollTimeoutMillis = 0;}}

上面next方法，关于IdleHandler执行总结如下：
1、next方法遍历消息队列，确实没有寻找到要处理的消息任务
2、没有要处理的消息则开始处理IdleHandler相关的任务
3、如果IdleHandler的queueIdle返回false则会从mIdleHandlers删除，下次空闲就不会在执行这个IdleHandler，否则true的话会每次空闲都执行

实战案例

测试一下queueIdle返回false,即只执行一次queueIdle

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main2);getMainLooper().getQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {@Overridepublic boolean queueIdle() {//TODO 执行一些不那么紧急任务                Trace.beginSection("queueIdle no next runing");Log.i("lsm66666","queueIdle return false,no next runing");Trace.endSection();return false;}});}

验证结果：

再测试一下queueIdle返回true,即执行多次queueIdle

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main2);getMainLooper().getQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {@Overridepublic boolean queueIdle() {//TODO 执行一些不那么紧急任务                Trace.beginSection("queueIdle has next runing");Log.i("lsm66666","queueIdle return true,has next runing");Trace.endSection();return true;}});}

看看日志打印情况

systrace结合分析IdleHandler

上面也可以看出来IdleHandler的执行都在没有消息可以处理了，才会执行，而且执行完成后就进入消息等待时期。
从上面也可以看出来，IdleHandler确实是在主线程空闲暂时没有消息处理时候进行执行的，可以起到一个错峰执行的目的，不过也要注意以下几点：

1、切勿让IdleHandler执行耗时操作，应该是可以快速完成的一些任务

2、尽量都让IdleHandler执行是一次性任务，即queueIdle返回false，以防每次空闲都有重复调用

文章参考：https://mp.weixin.qq.com/s/7R2ws-6oBij3OrNMA_IfTA

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