同步屏障
“同步屏障”（Synchronization Barrier）是 Android 中 MessageQueue 提供的一种机制，主要用于控制 主线程消息处理的顺序，尤其是为了实现 动画的流畅渲染，在 系统绘制流程（如 Choreographer 动画 vsync 驱动） 中非常关键。
同步屏障是插入到主线程 MessageQueue 中的一个特殊消息节点，它会阻止普通同步消息执行，从而让异步消息（如动画）优先处理。
背景知识：MessageQueue 的两种消息类型
Android 的 MessageQueue 中的消息分为两类：
| 类型 | 描述 |
|---|---|
| 同步消息 | 普通消息（默认类型），比如点击、网络、UI操作等 |
| 异步消息 | 特殊消息，不受同步屏障影响，典型如 Vsync 信号驱动的动画 |
同步屏障原理图解
[时间线] --->
MessageQueue:
[同步消息1] → [同步消息2] → [同步屏障] → [异步消息A] → [同步消息3]
Looper.loop() 时：
- 到了同步屏障：同步消息阻塞
- 异步消息A 会被先执行
核心方法（源码层面）
插入屏障：MessageQueue.postSyncBarrier()
int token = MessageQueue.postSyncBarrier();
• 插入一个特殊的同步屏障 Message，标记为 isAsynchronous = false 且 target == null。
移除屏障：MessageQueue.removeSyncBarrier(token)
MessageQueue.removeSyncBarrier(token);
• 通过 token 找到插入的 barrier 并移除，使得之后的同步消息恢复可执行。
在哪里用到了？
主要在ViewRootImpl的scheduleTraversals()方法里面..
效果：
• 避免主线程卡顿（比如点击、布局计算太多影响动画）
• 实现更平滑的 UI 动画（60fps/90fps）
• 提高帧调度优先级
注意事项
• 异步消息必须标记 Message.setAsynchronous(true) 才能穿越屏障。
• 插入了同步屏障后，如果忘记 removeSyncBarrier()，可能会造成消息队列阻塞、ANR。
总结
| 点 | 说明 |
|---|---|
| 目的 | 保证动画和 Vsync 等异步任务优先处理 |
| 如何实现 | 向 MessageQueue 插入“同步屏障”，同步消息不能越过，异步消息可以 |
| 典型用例 | Choreographer、ViewRootImpl 的绘制调度 |
| 关键 API | postSyncBarrier() / removeSyncBarrier(token) |
| 异步标记 | Message.setAsynchronous(true) |
下面结合一次完整的 Choreographer + Vsync 消息调度流程来详细讲解:
以 Choreographer 调度动画绘制帧 为例，详细分析 同步屏障（Synchronization Barrier） 的作用机制，配合系统源码来讲清楚这个过程。
背景：为什么需要同步屏障？
Android 主线程有一个 Looper 和 MessageQueue，所有的任务都要排队执行。但动画帧（Vsync 驱动）是有时间约束的，比如 60fps 的话，每帧只有 16.6ms 的时间窗口。如果 MessageQueue 前面堆积了普通消息，动画帧就会被 延迟执行、掉帧、卡顿。
为了优先执行动画帧，Android 设计了 异步消息 + 同步屏障机制。
关键角色
| 组件 | 功能 |
|---|---|
| Looper | 轮询主线程消息 |
| MessageQueue | 存储主线程待处理的消息 |
| Message | 消息本体，可标记为异步（setAsynchronous(true)） |
| Choreographer | 控制动画/输入/绘制等帧调度逻辑 |
| ViewRootImpl | 应用窗口的根 View 控制类，发起绘制流程 |
| Vsync 信号 | 由 DisplayEventReceiver 通知 Choreographer 动画帧开始 |
整体流程图（含同步屏障）
[MessageQueue 初始状态]
| 同步消息1 | 同步消息2 | 同步屏障(B) | 异步Vsync消息 | 同步消息3 |
Looper.loop() 开始轮询：
1️⃣ 遇到同步屏障：前面的同步消息1、2 被跳过；
2️⃣ 找到异步Vsync消息：执行 `Choreographer#doFrame()`
3️⃣ doFrame 中执行动画、布局、绘制任务（包括 measure/layout/draw）
4️⃣ 绘制完毕后，移除同步屏障 B；
5️⃣ 恢复正常消息处理流程
源码详解
总体概览：一帧的执行流程
ViewRootImpl.scheduleTraversals()
↓
[VSYNC 信号]
↓
DisplayEventReceiver.onVsync()
↓
Choreographer.doFrame()
↓
（插入同步屏障，投递异步 Message）
↓
Looper -> MessageQueue -> 异步 Message 执行
↓
Choreographer#doFrame()
↓
doCallbacks(Input → Animation → Traversal)
↓
ViewRootImpl.doTraversal()
↓
performTraversals() → measure/layout/draw
↓
View.draw() → onDraw() → Canvas
一、Vsync 信号产生和监听
1. DisplayEventReceiver 接收 Vsync
系统每 16.6ms 发出一次 VSYNC 信号（如果是 60fps），由底层的 DisplayEventReceiver（native） 捕捉。
// ViewRootImpl.java
public void scheduleTraversals() {
//插入同步屏障（Message.target == null）插入同步屏障后，MessageQueue 中所有普通同步消息都被暂时“屏蔽”
mMessageQueue.postSyncBarrier();
mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
}
2. 通知 Choreographer：
// DisplayEventReceiver.java
public void onVsync(long vsyncTimestampNanos, ...) {
// 通知 choreographer，下一帧来了
mChoreographer.scheduleFrameLocked(vsyncTimestampNanos);
}
二、Choreographer 接收 vsync，准备帧回调
// Choreographer.java
void scheduleFrameLocked(long vsyncTimeNanos) {
if (!mFrameScheduled) {
mFrameScheduled = true;
mLastFrameTimeNanos = vsyncTimeNanos;
postCallbackDelayedInternal(); // 插入异步消息
}
}
三、插入同步屏障 + 异步消息
void postCallbackDelayedInternal(...) {
Message msg = Message.obtain(mHandler, mFrameDisplayEventReceiver);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, frameTimeMillis);
}
• 接下来发出的 Vsync 消息由于被标记为 异步，可以“穿过屏障”，被优先执行
四、异步 Message 执行 → doFrame()
当 Looper 执行到 Vsync 异步消息，会触发 doFrame()：
void doFrame(long frameTimeNanos) {
mFrameScheduled = false;
// 记录本次帧时间
mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
// 依次执行三类回调（都是 CallbackQueue）：
doCallbacks(CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);
doCallbacks(CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);
doCallbacks(CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
}
五、doCallbacks → View 绘制启动
最重要的是：
// doCallbacks(CALLBACK_TRAVERSAL)
Runnable callback = mTraversalRunnable;
callback.run(); // 实际是 ViewRootImpl.scheduleTraversals()
这个 mTraversalRunnable 的 run() 内容就是：
@Override
public void run() {
performTraversals(); // View 的测量、布局、绘制
}
六、绘制流程（ViewRootImpl）
ViewRootImpl.performTraversals() {
performMeasure();
performLayout();
performDraw(); // 最后调用 View.draw()
}
最终绘制逻辑会走到 View.draw(Canvas) → onDraw(Canvas)，也就是你自定义 View 的绘制代码会在这里执行。
七、移除同步屏障
动画绘制完毕，最后需要 移除同步屏障，否则后续同步消息会被一直挂起，造成 UI 卡死。
void removeFrameCallback() {
mMessageQueue.removeSyncBarrier(token);
}
通常这个是在帧调度完成之后由 Choreographer 主动移除。
MessageQueue 中消息结构图
[MessageQueue]
|【同步消息1】|【同步消息2】|【同步屏障】|【异步vsync消息】|【同步消息3】|
执行流程：
- 遇到同步屏障 → 不执行同步消息
- 执行异步vsync消息（触发 doFrame）
- 移除同步屏障
- 后续同步消息恢复执行
总结关键点
| 步骤 | 关键操作 | 作用 |
|---|---|---|
| 1 | 接收 Vsync 信号 | 通知新的一帧 |
| 2 | 插入同步屏障 | 阻止主线程中普通消息抢占 |
| 3 | 发送异步消息 | 让 Vsync 帧优先执行 |
| 4 | 执行 doFrame | 开始动画、布局、绘制 |
| 5 | 绘制视图树 | 完整的 measure → layout → draw |
| 6 | 移除屏障 | 恢复普通同步消息处理 |
示例场景：动画掉帧优化
假设用户在页面上发起动画，同时有大量 UI 操作（如按钮点击、网络更新等）：
• 没有同步屏障：大量普通消息可能挤在前面，动画 doFrame 被延迟
• 有了同步屏障：Vsync 异步消息可以优先穿过 MessageQueue 执行，保证每帧都能及时触发 Choreographer#doFrame()，不掉帧
小结
| 问题 | 解决方法 |
|---|---|
| 同步消息阻塞主线程动画帧 | 插入同步屏障，临时屏蔽同步消息 |
| 如何继续执行其他消息 | 异步消息可以穿透，处理完再移除屏障 |
| 谁在用？ | Choreographer、ViewRootImpl |
| 会导致问题吗？ | 忘记移除屏障 → 主线程卡死 |
