EventBus 消息的線程切換模型與實現原理


一. 序

EventBus 是一個基於觀察者模式的事件訂閱/發布框架,利用 EventBus 可以在不同模塊之間,實現低耦合的消息通信。

EventBus 因為其使用簡單且穩定,被廣泛應用在一些生產項目中。

通常我們就是使用 EventBus 分發一些消息給消息的訂閱者,除此之外我們還可以通過 EventBus 將消息傳遞到不同的線程中去執行,處理消息。這其中還涉及到一些線程切換問題、線程池的問題,在使用的過程中,還有一些配置的選擇,此時我們需要根據不同的業務場景,來選擇不同的線程切換方式。

本文就 EventBus 的幾種線程切換方式,以及內部的實現原來,來分析如何使用 EventBus 來切換消息線程。

二. EventBus 的線程切換

2.1 EventBus 切換線程

EventBus 是一個基於觀察者模式的事件訂閱/發布框架。利用 EventBus 可以在不同模塊之間,實現低耦合的消息通信。

EventBus 誕生以來這么多年,在很多生產項目中都可以看到它的身影。而從更新日志可以看到,除了體積小,它還很穩定,這兩年就沒更新過,最后一次更新也只是因為支持所有的 JVM,讓其使用范圍不僅僅局限在 Android 上。

可謂是非常的穩定,穩定到讓人有一種感覺,要是你使用 EventBus 出現了什么問題,那一定是你使用的方式不對。

EventBus 的使用方式,對於 Android 老司機來說,必然是不陌生的,相關資料太多,這里就不再贅述了。

在 Android 下,線程的切換是一個很常用而且很必須的操作,EventBus 除了可以訂閱和發送消息之外,它還可以指定接受消息處理消息的線程。

也就是說,無論你 post() 消息時處在什么線程中,EventBus 都可以將消息分發到你指定的線程上去,聽上去就感覺非常的方便。

不過無論怎么切換,無外乎幾種情況:

  • UI 線程切子線程。
  • 子線程切 UI 線程。
  • 子線程切其他子線程。

在我們使用 EventBus 注冊消息的時候,可以通過 @Subscribe 注解來完成注冊事件, @Subscribe 中可以通過參數 threadMode 來指定使用那個線程來接收消息。

@Subscribe(threadMode = ThreadMode.MAIN)
fun onEventTest(event:TestEvent){
  // 處理事件
}

threadMode 是一個 enum,有多種模式可供選擇:

  1. POSTING,默認值,那個線程發就是那個線程收。
  2. MAIN,切換至主線程接收事件。
  3. MAIN_ORDERED,v3.1.1 中新增的屬性,也是切換至主線程接收事件,但是和 MAIN 有些許區別,后面詳細講。
  4. BACKGROUND,確保在子線程中接收事件。細節就是,如果是主線程發送的消息,會切換到子線程接收,而如果事件本身就是由子線程發出,會直接使用發送事件消息的線程處理消息。
  5. ASYNC,確保在子線程中接收事件,但是和 BACKGROUND 的區別在於,它不會區分發送線程是否是子線程,而是每次都在不同的線程中接收事件。

EventBus 的線程切換,主要涉及的方法就是 EventBus 的 postToSubscription() 方法。

private void postToSubscription(Subscription subscription, Object event, boolean isMainThread) {
  switch (subscription.subscriberMethod.threadMode) {
    case POSTING:
      invokeSubscriber(subscription, event);
      break;
    case MAIN:
      if (isMainThread) {
        invokeSubscriber(subscription, event);
      } else {
        mainThreadPoster.enqueue(subscription, event);
      }
      break;
    case MAIN_ORDERED:
      if (mainThreadPoster != null) {
        mainThreadPoster.enqueue(subscription, event);
      } else {
        // temporary: technically not correct as poster not decoupled from subscriber
        invokeSubscriber(subscription, event);
      }
      break;
    case BACKGROUND:
      if (isMainThread) {
        backgroundPoster.enqueue(subscription, event);
      } else {
        invokeSubscriber(subscription, event);
      }
      break;
    case ASYNC:
      asyncPoster.enqueue(subscription, event);
      break;
    default:
      throw new IllegalStateException("Unknown thread mode: " + subscription.subscriberMethod.threadMode);
  }
}

可以看到,在 postToSubscription() 方法中,對我們配置的 threadMode 值進行了處理。

這端代碼邏輯非常的簡單,接下來我們看看它們執行的細節。

2.2 切換至主線程接收事件

想在主線程接收消息,需要配置 threadMode 為 MAIN。

case MAIN:
  if (isMainThread) {
    invokeSubscriber(subscription, event);
  } else {
    mainThreadPoster.enqueue(subscription, event);
  }

這一段的邏輯很清晰,判斷是主線程就直接處理事件,如果是非主線程,就是用 mainThreadPoster 處理事件。

追蹤 mainThreadPoster 的代碼,具體的邏輯代碼都在 HandlerPoster 類中,它實現了 Poster 接口,這就是一個普通的 Handler,只是它的 Looper 使用的是主線程的 「Main Looper」,可以將消息分發到主線程中。

為了提高效率,EventBus 在這里還做了一些小優化,值得我們借鑒學習。

為了避免頻繁的向主線程 sendMessage(),EventBus 的做法是在一個消息里盡可能多的處理更多的消息事件,所以使用了 while 循環,持續從消息隊列 queue 中獲取消息。

同時為了避免長期占有主線程,間隔 10ms (maxMillisInsideHandleMessage = 10ms)會重新發送 sendMessage(),用於讓出主線程的執行權,避免造成 UI 卡頓和 ANR。

MAIN 可以確保事件的接收,在主線程中,需要注意的是,如果事件就是在主線程中發送的,則使用 MAIN 會直接執行。為了讓開發和可配置的成都更高,在 EventBus v3.1.1 新增了 MAIN_ORDERED,它不會區分當前線程,而是通通使用 mainThreadPoster 來處理,也就是必然會走一遍 Handler 的消息分發。

當事件需要在主線程中處理的時候,要求不能執行耗時操作,這沒什么好說的,另外對於 MAIN 或者 MAIN_ORDERED 的選擇,就看具體的業務要求了。

2.3 切換至子線程執行

想要讓消息在子線程中處理,可以配置 threadMode 為 BACKGROUND 或者 AYSNC,他們都可以實現,但是也有一些區別。

先來看看 BACKGROUND,通過 postToSubscription() 中的邏輯可以看到,BACKGROUND 會區分當前發生事件的線程,是否是主線程,非主線程這直接分發事件,如果是主線程,則 backgroundPoster 來分發事件。

case BACKGROUND:
	if (isMainThread) {
		backgroundPoster.enqueue(subscription, event);
	} else {
		invokeSubscriber(subscription, event);
	}
break;

BackgroundPoster 也實現了 Poster 接口,其中也維護了一個用鏈表實現的消息隊列 PendingPostQueue,

在一些編碼規范里就提到,不要直接創建線程,而是需要使用線程池。EventBus 也遵循這個規范,在 BackgroundPoster 中,就使用了 EventBus 的 executorService 線程池對象去執行。

為了提高效率,EventBus 在處理 BackgroundPoster 時,也有一些小技巧值得我們學習。

可以看到,在 BackgroundPoster 中,處理主線程拋出的事件時,同一時刻只會存在一個線程,去循環從隊列中,獲取事件處理事件。

通過 synchronized 同步鎖來保證隊列數據的線程安全,同時利用 volatile 標識的 executorRunning 來保證不同線程下看到的執行狀態是可見的。

既然 BACKGROUND 在處理任務的時候,只會使用一個線程,但是 EventBus 卻用到了線程池,看似有點浪費。但是再繼續了解 ASYNC 的實現,才知道怎么樣是對線程池的充分利用。

和前面介紹的 threadMode 一樣,大多數都對應了一個 Poster,而 ASYNC 對應的 Poster 是 AsyncPoster,其中並沒有做任何特殊的處理,所有的事件,都是無腦的拋給 EventBus 的 executorService 這個線程池去處理,這也就保證了,無論如何發生事件的線程,和接收事件的線程,必然是不同的,也保證了一定會在子線程中處理事件。

public void enqueue(Subscription subscription, Object event) {
	PendingPost pendingPost = PendingPost.obtainPendingPost(subscription, event);
	queue.enqueue(pendingPost);
	eventBus.getExecutorService().execute(this);
}

到這里應該就理解了 BACKGROUNDASYNC ,雖然都可以保證在子線程中接收處理事件,但是內部實現是不同的。

BACKGROUND 同一時間,只會利用一個子線程,來循環從事件隊列中獲取事件並進行處理,也就是前面的事件的執行效率,會影響后續事件的執行。例如你分發了一個事件,使用的是 BACKGROUND 但是隊列前面還有一個耗時操作,那你分發的這個事件,也必須等待隊列前面的事件都處理完成才可以繼續執行。所以如果你追求執行的效率,立刻馬上就要執行的事件,可以使用 ASYNC

那是不是都用 ASYNC 就好了?當然這種一攬子的決定都不會好,具體問題具體分析,ASYNC 也有它自己的問題。

ASYNC 會無腦的向線程池 executorService 發送任務,而這個線程池,如果你不配置的話,默認情況下使用的是 Executors 的 newCachedThreadPool() 創建的。

這里我又要說到編碼規范了,不推薦使用 Executors 直接創建線程,之所以這樣,其中一個原因在於線程池對任務的拒絕策略newCachedThreadPool 則會創建一個無界隊列,來存放線程池暫時無法處理的任務,說到無界隊列,拍腦袋就能想到,當任務(事件)過多時,會出現的 OOM。

這也確實是 EventBus 在使用 ASYNC 時,真實存在的問題。

但是其實這里讓開發者自己去配置,也很難配置一個合理的線程池的拒絕策略,拒絕時必然會放棄一些任務,也就是會放棄掉一些事件,任何放棄策略都是不合適的,這在 EventBus 的使用中,表現出來就是出現邏輯錯誤,該收到的事件,收不到了。所以你看,這里無界隊列不合適,但是不用它呢也不合適,唯一的辦法就是合理的使用 ASYNC,只在必要且合理的情況下,才去使用它。

三. 小結時刻

到這里基本上 EventBus 在分發事件時的線程切換,就講清除了,很多資料里其實都寫了他們可以切換線程,但是對於一些使用的細節,描述的並不清除,正好借此文,把 EventBus 的線程切換的直接講清除。

EventBus 也是簡歷上比較常見的高頻詞,我在面試的過程中,也經常會問面試者,關於它是如何做到線程切換的問題。但是正因為它簡單易用,其實很多時候我們都忽略了它的實現細節。

今天就到這里,小結一下:

1. EventBus 可以通過 threadMode 來配置接收事件的線程。

2. MAIN 和 MAIN_ORDERED 都會在主線程接收事件,區別在於是否區分,發生事件的線程是否是主線程。

3. BACKGROUND 確保在子線程中接收線程,它會通過線程池,使用一個線程循環處理所有的事件。所以事件的執行時機,會受到事件隊列前面的事件處理效率的影響。

4. ASYNC 確保在子線程中接收事件,區別於 BACKGROUND,ASYNC 會每次向線程池中發送任務,通過線程池的調度去執行。但是因為線程池采用的是無界隊列,會導致 ASYNC 待處理的事件太多時,會導致 OOM。

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