EventBus 消息的线程切换模型与实现原理

发布于 2019-09-18  约 14 分钟

一. 序

EventBus 是一个基于观察者模式的事件订阅/发布框架,利用 EventBus 可以在不同模块之间,实现低耦合的消息通信。

EventBus 因为其使用简单且稳定,被广泛应用在一些生产项目中。

通常我们就是使用 EventBus 分发一些消息给消息的订阅者,除此之外我们还可以通过 EventBus 将消息传递到不同的线程中去执行,处理消息。这其中还涉及到一些线程切换问题、线程池的问题,在使用的过程中,还有一些配置的选择,此时我们需要根据不同的业务场景,来选择不同的线程切换方式。

本文就 EventBus 的几种线程切换方式,以及内部的实现原来,来分析如何使用 EventBus 来切换消息线程。

二. EventBus 的线程切换

2.1 EventBus 切换线程

EventBus 是一个基于观察者模式的事件订阅/发布框架。利用 EventBus 可以在不同模块之间,实现低耦合的消息通信。

EventBus 诞生以来这么多年,在很多生产项目中都可以看到它的身影。而从更新日志可以看到,除了体积小,它还很稳定,这两年就没更新过,最后一次更新也只是因为支持所有的 JVM,让其使用范围不仅仅局限在 Android 上。

可谓是非常的稳定,稳定到让人有一种感觉,要是你使用 EventBus 出现了什么问题,那一定是你使用的方式不对。

EventBus 的使用方式,对于 Android 老司机来说,必然是不陌生的,相关资料太多,这里就不再赘述了。

在 Android 下,线程的切换是一个很常用而且很必须的操作,EventBus 除了可以订阅和发送消息之外,它还可以指定接受消息处理消息的线程。

也就是说,无论你 post() 消息时处在什么线程中,EventBus 都可以将消息分发到你指定的线程上去,听上去就感觉非常的方便。

不过无论怎么切换,无外乎几种情况:

  • UI 线程切子线程。
  • 子线程切 UI 线程。
  • 子线程切其他子线程。

在我们使用 EventBus 注册消息的时候,可以通过 @Subscribe 注解来完成注册事件, @Subscribe 中可以通过参数 threadMode 来指定使用那个线程来接收消息。

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

threadMode 是一个 enum,有多种模式可供选择:

  1. POSTING,默认值,那个线程发就是那个线程收。
  2. MAIN,切换至主线程接收事件。
  3. MAIN_ORDERED,v3.1.1 中新增的属性,也是切换至主线程接收事件,但是和 MAIN 有些许区别,后面详细讲。
  4. BACKGROUND,确保在子线程中接收事件。细节就是,如果是主线程发送的消息,会切换到子线程接收,而如果事件本身就是由子线程发出,会直接使用发送事件消息的线程处理消息。
  5. ASYNC,确保在子线程中接收事件,但是和 BACKGROUND 的区别在于,它不会区分发送线程是否是子线程,而是每次都在不同的线程中接收事件。

EventBus 的线程切换,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,对我们配置的 threadMode 值进行了处理。

这端代码逻辑非常的简单,接下来我们看看它们执行的细节。

2.2 切换至主线程接收事件

想在主线程接收消息,需要配置 threadMode 为 MAIN。

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

这一段的逻辑很清晰,判断是主线程就直接处理事件,如果是非主线程,就是用 mainThreadPoster 处理事件。

追踪 mainThreadPoster 的代码,具体的逻辑代码都在 HandlerPoster 类中,它实现了 Poster 接口,这就是一个普通的 Handler,只是它的 Looper 使用的是主线程的 「Main Looper」,可以将消息分发到主线程中。

为了提高效率,EventBus 在这里还做了一些小优化,值得我们借鉴学习。

为了避免频繁的向主线程 sendMessage(),EventBus 的做法是在一个消息里尽可能多的处理更多的消息事件,所以使用了 while 循环,持续从消息队列 queue 中获取消息。

同时为了避免长期占有主线程,间隔 10ms (maxMillisInsideHandleMessage = 10ms)会重新发送 sendMessage(),用于让出主线程的执行权,避免造成 UI 卡顿和 ANR。

MAIN 可以确保事件的接收,在主线程中,需要注意的是,如果事件就是在主线程中发送的,则使用 MAIN 会直接执行。为了让开发和可配置的成都更高,在 EventBus v3.1.1 新增了 MAIN_ORDERED,它不会区分当前线程,而是通通使用 mainThreadPoster 来处理,也就是必然会走一遍 Handler 的消息分发。

当事件需要在主线程中处理的时候,要求不能执行耗时操作,这没什么好说的,另外对于 MAIN 或者 MAIN_ORDERED 的选择,就看具体的业务要求了。

2.3 切换至子线程执行

想要让消息在子线程中处理,可以配置 threadMode 为 BACKGROUND 或者 AYSNC,他们都可以实现,但是也有一些区别。

先来看看 BACKGROUND,通过 postToSubscription() 中的逻辑可以看到,BACKGROUND 会区分当前发生事件的线程,是否是主线程,非主线程这直接分发事件,如果是主线程,则 backgroundPoster 来分发事件。

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

BackgroundPoster 也实现了 Poster 接口,其中也维护了一个用链表实现的消息队列 PendingPostQueue,

在一些编码规范里就提到,不要直接创建线程,而是需要使用线程池。EventBus 也遵循这个规范,在 BackgroundPoster 中,就使用了 EventBus 的 executorService 线程池对象去执行。

为了提高效率,EventBus 在处理 BackgroundPoster 时,也有一些小技巧值得我们学习。

可以看到,在 BackgroundPoster 中,处理主线程抛出的事件时,同一时刻只会存在一个线程,去循环从队列中,获取事件处理事件。

通过 synchronized 同步锁来保证队列数据的线程安全,同时利用 volatile 标识的 executorRunning 来保证不同线程下看到的执行状态是可见的。

既然 BACKGROUND 在处理任务的时候,只会使用一个线程,但是 EventBus 却用到了线程池,看似有点浪费。但是再继续了解 ASYNC 的实现,才知道怎么样是对线程池的充分利用。

和前面介绍的 threadMode 一样,大多数都对应了一个 Poster,而 ASYNC 对应的 Poster 是 AsyncPoster,其中并没有做任何特殊的处理,所有的事件,都是无脑的抛给 EventBus 的 executorService 这个线程池去处理,这也就保证了,无论如何发生事件的线程,和接收事件的线程,必然是不同的,也保证了一定会在子线程中处理事件。

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

到这里应该就理解了 BACKGROUNDASYNC ,虽然都可以保证在子线程中接收处理事件,但是内部实现是不同的。

BACKGROUND 同一时间,只会利用一个子线程,来循环从事件队列中获取事件并进行处理,也就是前面的事件的执行效率,会影响后续事件的执行。例如你分发了一个事件,使用的是 BACKGROUND 但是队列前面还有一个耗时操作,那你分发的这个事件,也必须等待队列前面的事件都处理完成才可以继续执行。所以如果你追求执行的效率,立刻马上就要执行的事件,可以使用 ASYNC

那是不是都用 ASYNC 就好了?当然这种一揽子的决定都不会好,具体问题具体分析,ASYNC 也有它自己的问题。

ASYNC 会无脑的向线程池 executorService 发送任务,而这个线程池,如果你不配置的话,默认情况下使用的是 Executors 的 newCachedThreadPool() 创建的。

这里我又要说到编码规范了,不推荐使用 Executors 直接创建线程,之所以这样,其中一个原因在于线程池对任务的拒绝策略newCachedThreadPool 则会创建一个无界队列,来存放线程池暂时无法处理的任务,说到无界队列,拍脑袋就能想到,当任务(事件)过多时,会出现的 OOM。

这也确实是 EventBus 在使用 ASYNC 时,真实存在的问题。

但是其实这里让开发者自己去配置,也很难配置一个合理的线程池的拒绝策略,拒绝时必然会放弃一些任务,也就是会放弃掉一些事件,任何放弃策略都是不合适的,这在 EventBus 的使用中,表现出来就是出现逻辑错误,该收到的事件,收不到了。所以你看,这里无界队列不合适,但是不用它呢也不合适,唯一的办法就是合理的使用 ASYNC,只在必要且合理的情况下,才去使用它。

三. 小结时刻

到这里基本上 EventBus 在分发事件时的线程切换,就讲清除了,很多资料里其实都写了他们可以切换线程,但是对于一些使用的细节,描述的并不清除,正好借此文,把 EventBus 的线程切换的直接讲清除。

EventBus 也是简历上比较常见的高频词,我在面试的过程中,也经常会问面试者,关于它是如何做到线程切换的问题。但是正因为它简单易用,其实很多时候我们都忽略了它的实现细节。

今天就到这里,小结一下:

1. EventBus 可以通过 threadMode 来配置接收事件的线程。

2. MAIN 和 MAIN_ORDERED 都会在主线程接收事件,区别在于是否区分,发生事件的线程是否是主线程。

3. BACKGROUND 确保在子线程中接收线程,它会通过线程池,使用一个线程循环处理所有的事件。所以事件的执行时机,会受到事件队列前面的事件处理效率的影响。

4. ASYNC 确保在子线程中接收事件,区别于 BACKGROUND,ASYNC 会每次向线程池中发送任务,通过线程池的调度去执行。但是因为线程池采用的是无界队列,会导致 ASYNC 待处理的事件太多时,会导致 OOM。

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