在Flutter中，非同步任務主要是通過Timer及微任務來實現。在Flutter之Timer原理解析一文中，講述了通過Timer來實現非同步任務的原理，那麼本文就來看非同步任務的另一種實現，微任務的使用及其實現原理。
1、微任務的使用
先來看微任務的使用，程式碼很簡單，如下。
//用法一
Future.microtask(() {
print("microtask1");
});
//用法二
scheduleMicrotask(() {
print("microtask2");
});
//用法三
Zone.current.scheduleMicrotask((){
print("microtask3");
});
//用法四
Zone.root.scheduleMicrotask((){
print("microtask4");
});
複製程式碼以上就是微任務的所有用法。基本上都是前兩種使用方式比較多，但前面兩種用法僅是對後面兩種用法的封裝而已。下面就來看微任務的實現原理，不過在分析微任務的實現原理之前需要先了解一下UI執行緒是如何建立的。
2、UI執行緒的建立
在Flutter之Engine啟動流程一文中，提過在Engine建立過程中會建立UI執行緒、IO執行緒及GPU執行緒，但未深入。所以這裡就以Android平臺為例來深入的來了解Flutter中UI執行緒是如何建立的（IO執行緒、GPU執行緒與UI執行緒都是同一型別的物件，但命名不同）。
[-> flutter/shell/platform/android/android_shell_holder.cc]
AndroidShellHolder::AndroidShellHolder(
flutter::Settings settings,
fml::jni::JavaObjectWeakGlobalRef java_object,
bool is_background_view)
: settings_(std::move(settings)), java_object_(java_object) {
static size_t shell_count = 1;
auto thread_label = std::to_string(shell_count++);
//建立目標執行緒
if (is_background_view) {
//僅建立UI執行緒
thread_host_ = {thread_label, ThreadHost::Type::UI};
} else {
//建立UI執行緒、GPU執行緒及IO執行緒
thread_host_ = {thread_label, ThreadHost::Type::UI | ThreadHost::Type::GPU |
ThreadHost::Type::IO};
}
...
}
複製程式碼這裡的thread_host_是一個結構體，所以直接來看該結構體中的具體實現。
[-> flutter/shell/common/thread_host.cc]
#include "flutter/shell/common/thread_host.h"
namespace flutter {
...
ThreadHost::ThreadHost(std::string name_prefix, uint64_t mask) {
if (mask & ThreadHost::Type::Platform) {
//Platform執行緒的建立，在Android中，由於Platform執行緒是Android中的主執行緒，所以名稱為xxxx.platform的platform_thread不會建立
platform_thread = std::make_unique<fml::Thread>(name_prefix + ".platform");
}
if (mask & ThreadHost::Type::UI) {
//ui執行緒的建立
ui_thread = std::make_unique<fml::Thread>(name_prefix + ".ui");
}
if (mask & ThreadHost::Type::GPU) {
//gpu執行緒的建立
gpu_thread = std::make_unique<fml::Thread>(name_prefix + ".gpu");
}
if (mask & ThreadHost::Type::IO) {
//io執行緒的建立
io_thread = std::make_unique<fml::Thread>(name_prefix + ".io");
}
}
...
}
複製程式碼從上面就可以看出ui執行緒、io執行緒及GPU執行緒是同一型別的物件，但命名不同。那麼再來看UI執行緒的具體實現。
[-> flutter/fml/thread.cc]
Thread::Thread(const std::string& name) : joined_(false) {
fml::AutoResetWaitableEvent latch;
fml::RefPtr<fml::TaskRunner> runner;
//建立一個thread物件
thread_ = std::make_unique<std::thread>([&latch, &runner, name]() -> void {
//設定當前執行緒名稱，由於這裡是UI執行緒的建立，所以name是xxx.ui
SetCurrentThreadName(name);
//建立一個MessageLoop物件
fml::MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread();
//獲取MessageLoop對應的loop
auto& loop = MessageLoop::GetCurrent();
runner = loop.GetTaskRunner();
//喚醒
latch.Signal();
//執行loop
loop.Run();
});
//等待
latch.Wait();
task_runner_ = runner;
}
複製程式碼在Thread的建構函式中，會建立一個新執行緒。在該執行緒建立成功後，會給執行緒設定名稱，如xxxxx.ui、xxxxx.gpu、xxxxx.io等。還會給該執行緒設定一個MessageLoop物件，最後再來執行MessageLoop的run函式，即使MessageLoop跑起來。
這裡重點來看MessageLoop物件的建立，它的實現如下。
[-> flutter/fml/message_loop.cc]
//tls_message_loop類似Java中的ThreadLocal，用來保證MessageLoop僅屬於某個執行緒，其他執行緒不可訪問該MessageLoop
FML_THREAD_LOCAL ThreadLocalUniquePtr<MessageLoop> tls_message_loop;
void MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread() {
//保證每個進行僅有一個MessageLoop物件
if (tls_message_loop.get() != nullptr) {
// Already initialized.
return;
}
tls_message_loop.reset(new MessageLoop());
}
//建立MessageLoop物件
MessageLoop::MessageLoop()
//MessageLoopImpl物件的建立
: loop_(MessageLoopImpl::Create()),
//TaskRunner物件的建立
task_runner_(fml::MakeRefCounted<fml::TaskRunner>(loop_)) {}
複製程式碼這裡重點在loop_。它是一個MessageLoopImpl物件，由於各個平臺不同，所以MessageLoopImpl的具體實現也不一樣。這裡以Android為例，當呼叫create方法時會建立一個繼承自MessageLoopImpl的MessageLoopAndroid物件。
[-> flutter/fml/platform/android/message_loop_android.cc]
static constexpr int kClockType = CLOCK_MONOTONIC;
static ALooper* AcquireLooperForThread() {
ALooper* looper = ALooper_forThread();
if (looper == nullptr) {
//如果當前執行緒不存在looper，則建立一個新的looper
looper = ALooper_prepare(0);
}
//如果當前執行緒存在looper，則獲取其引用並返回
ALooper_acquire(looper);
return looper;
}
//建構函式
MessageLoopAndroid::MessageLoopAndroid()
//建立一個looper物件
: looper_(AcquireLooperForThread()),
timer_fd_(::timerfd_create(kClockType, TFD_NONBLOCK | TFD_CLOEXEC)),
running_(false) {
static const int kWakeEvents = ALOOPER_EVENT_INPUT;
//執行回撥方法
ALooper_callbackFunc read_event_fd = [](int, int events, void* data) -> int {
if (events & kWakeEvents) {
reinterpret_cast<MessageLoopAndroid*>(data)->OnEventFired();
}
return 1; // continue receiving callbacks
};
int add_result = ::ALooper_addFd(looper_.get(), // looper
timer_fd_.get(), // fd
ALOOPER_POLL_CALLBACK, // ident
kWakeEvents, // events
read_event_fd, // callback
this // baton
);
}
MessageLoopAndroid::~MessageLoopAndroid() {
int remove_result = ::ALooper_removeFd(looper_.get(), timer_fd_.get());
FML_CHECK(remove_result == 1);
}
//looper的執行
void MessageLoopAndroid::Run() {
FML_DCHECK(looper_.get() == ALooper_forThread());
running_ = true;
while (running_) {
//等待事件執行
int result = ::ALooper_pollOnce(-1, // infinite timeout
nullptr, // out fd,
nullptr, // out events,
nullptr // out data
);
if (result == ALOOPER_POLL_TIMEOUT || result == ALOOPER_POLL_ERROR) {
// This handles the case where the loop is terminated using ALooper APIs.
running_ = false;
}
}
}
//終止事件執行
void MessageLoopAndroid::Terminate() {
running_ = false;
ALooper_wake(looper_.get());
}
//喚醒事件的執行
void MessageLoopAndroid::WakeUp(fml::TimePoint time_point) {
bool result = TimerRearm(timer_fd_.get(), time_point);
FML_DCHECK(result);
}
//監聽Loop的回撥函式
void MessageLoopAndroid::OnEventFired() {
if (TimerDrain(timer_fd_.get())) {
RunExpiredTasksNow();
}
}
複製程式碼上面程式碼其實就是通過ALooper來實現一個非同步IO。在Android中，ALooper可以認為是一個對Looper的包裝，也就是通過ALooper來操作Looper。
注意：這裡所說的ALooper來操作Looper指的是Native層中的Looper，而不是framework層的Looper。
當MessageLoopAndroid物件建立成功後，再呼叫該物件的run函式使UI執行緒中的任務處理跑起來。這時候UI執行緒就成功建立完畢並做了相應的初始化。
以上就是在Android平臺中UI執行緒的建立，而在其他平臺，UI執行緒的建立也與Android平臺類似，唯一的不同之處就在於非同步IO的實現。比如在iOS中，非同步IO是採用CFRunLoop來實現的。
3、微任務實現原理
再回到微任務的實現中。以scheduleMicrotask方法為例，來看其程式碼實現。
void scheduleMicrotask(void callback()) {
_Zone currentZone = Zone.current;
//當前Zone與_rootZone是否是同一個Zone物件。
if (identical(_rootZone, currentZone)) {
// No need to bind the callback. We know that the root's scheduleMicrotask
// will be invoked in the root zone.
_rootScheduleMicrotask(null, null, _rootZone, callback);
return;
}
...
}
複製程式碼基本上自定義Zone都不會來自定義scheduleMicrotask方法的實現，所以自定義Zone的scheduleMicrotask方法最終都是呼叫_rootScheduleMicrotask方法。下面就來看該方法的實現。
void _rootScheduleMicrotask(
Zone self, ZoneDelegate parent, Zone zone, void f()) {
...
_scheduleAsyncCallback(f);
}
複製程式碼上面程式碼很簡單，就是呼叫_scheduleAsyncCallback方法，再來看該方法的實現。
//節點為_AsyncCallbackEntry物件的單連結串列的頭節點
_AsyncCallbackEntry _nextCallback;
//節點為_AsyncCallbackEntry物件的單連結串列的尾節點
_AsyncCallbackEntry _lastCallback;
//優先順序回撥方法放在連結串列的頭部，如果存在多個，則按照新增順序排列
_AsyncCallbackEntry _lastPriorityCallback;
//當前是否在執行回撥方法
bool _isInCallbackLoop = false;
//遍歷連結串列並執行相應的回撥方法
void _microtaskLoop() {
while (_nextCallback != null) {
_lastPriorityCallback = null;
_AsyncCallbackEntry entry = _nextCallback;
_nextCallback = entry.next;
if (_nextCallback == null) _lastCallback = null;
(entry.callback)();
}
}
//開始執行回撥方法
void _startMicrotaskLoop() {
_isInCallbackLoop = true;
try {
// Moved to separate function because try-finally prevents
// good optimization.
_microtaskLoop();
} finally {
_lastPriorityCallback = null;
_isInCallbackLoop = false;
if (_nextCallback != null) {
_AsyncRun._scheduleImmediate(_startMicrotaskLoop);
}
}
}
//將回撥方法新增到連結串列中
void _scheduleAsyncCallback(_AsyncCallback callback) {
_AsyncCallbackEntry newEntry = new _AsyncCallbackEntry(callback);
if (_nextCallback == null) {
_nextCallback = _lastCallback = newEntry;
//如果當前還未處理回撥方法
if (!_isInCallbackLoop) {
_AsyncRun._scheduleImmediate(_startMicrotaskLoop);
}
} else {
_lastCallback.next = newEntry;
_lastCallback = newEntry;
}
}
void _schedulePriorityAsyncCallback(_AsyncCallback callback) {
if (_nextCallback == null) {
_scheduleAsyncCallback(callback);
_lastPriorityCallback = _lastCallback;
return;
}
_AsyncCallbackEntry entry = new _AsyncCallbackEntry(callback);
if (_lastPriorityCallback == null) {
entry.next = _nextCallback;
_nextCallback = _lastPriorityCallback = entry;
} else {
entry.next = _lastPriorityCallback.next;
_lastPriorityCallback.next = entry;
_lastPriorityCallback = entry;
if (entry.next == null) {
_lastCallback = entry;
}
}
}
複製程式碼上面程式碼很簡單，在_scheduleAsyncCallback方法中，就是將要執行的微任務包裝成一個_AsyncCallbackEntry物件，並將該物件新增到連結串列中，也就是所有微任務都是連結串列中的一個節點，當遍歷該連結串列並執行節點中的回撥方法即是微任務的執行。
這裡要注意一下_schedulePriorityAsyncCallback方法，它也是將微任務包裝成一個_AsyncCallbackEntry物件並新增到連結串列中。但這裡的微任務優先順序高，是直接將微任務新增到連結串列的頭部。目前僅有當前Zone物件的handleUncaughtError方法中才會呼叫_schedulePriorityAsyncCallback，也就是捕獲錯誤的優先順序比普通微任務的優先順序都要高。
連結串列建立成功後，就需要能夠在合適的時機來遍歷該連結串列，這時候就來看_scheduleImmediate方法的執行。
class _AsyncRun {
//這裡的callback對應的就是_startMicrotaskLoop方法
external static void _scheduleImmediate(void callback());
}
複製程式碼3.1、微任務集合
來看_scheduleImmediate方法的實現，實現程式碼很簡單，如下。
@patch
class _AsyncRun {
@patch
static void _scheduleImmediate(void callback()) {
if (_ScheduleImmediate._closure == null) {
throw new UnsupportedError("Microtasks are not supported");
}
_ScheduleImmediate._closure(callback);
}
}
typedef void _ScheduleImmediateClosure(void callback());
class _ScheduleImmediate {
static _ScheduleImmediateClosure _closure;
}
//在Engine初始化時呼叫
@pragma("vm:entry-point", "call")
void _setScheduleImmediateClosure(_ScheduleImmediateClosure closure) {
_ScheduleImmediate._closure = closure;
}
@pragma("vm:entry-point", "call")
void _ensureScheduleImmediate() {
_AsyncRun._scheduleImmediate(_startMicrotaskLoop);
}
複製程式碼由於_setScheduleImmediateClosure是在RootIsolate建立成功後的InitDartAsync函式中呼叫的，所以來看InitDartAsync函式的實現。
[-> flutter/lib/ui/dart_runtime_hooks.cc]
static void InitDartAsync(Dart_Handle builtin_library, bool is_ui_isolate) {
Dart_Handle schedule_microtask;
if (is_ui_isolate) {
schedule_microtask =
GetFunction(builtin_library, "_getScheduleMicrotaskClosure");
} else {
Dart_Handle isolate_lib = Dart_LookupLibrary(ToDart("dart:isolate"));
Dart_Handle method_name =
Dart_NewStringFromCString("_getIsolateScheduleImmediateClosure");
schedule_microtask = Dart_Invoke(isolate_lib, method_name, 0, NULL);
}
Dart_Handle async_library = Dart_LookupLibrary(ToDart("dart:async"));
Dart_Handle set_schedule_microtask = ToDart("_setScheduleImmediateClosure");
Dart_Handle result = Dart_Invoke(async_library, set_schedule_microtask, 1,
&schedule_microtask);
PropagateIfError(result);
}
複製程式碼程式碼很簡單，根據不同isolate有不同實現。先來看ui_isolate，也就是RootIsolate，在RootIsolate中，賦給_ScheduleImmediate._closure的值是_getScheduleMicrotaskClosure方法，所以來看該方法的實現。
void _scheduleMicrotask(void callback()) native 'ScheduleMicrotask';
@pragma('vm:entry-point')
Function _getScheduleMicrotaskClosure() => _scheduleMicrotask;
複製程式碼上面程式碼很簡單，就是對應著ScheduleMicrotask函式。
[-> flutter/lib/ui/dart_runtime_hooks.cc]
void ScheduleMicrotask(Dart_NativeArguments args) {
Dart_Handle closure = Dart_GetNativeArgument(args, 0);
UIDartState::Current()->ScheduleMicrotask(closure);
}
複製程式碼在ScheduleMicrotask函式中解析傳遞的引數，然後在呼叫當前UIDartState物件的ScheduleMicrotask函式。
[-> flutter/lib/ui/ui_dart_state.cc]
void UIDartState::ScheduleMicrotask(Dart_Handle closure) {
if (tonic::LogIfError(closure) || !Dart_IsClosure(closure)) {
return;
}
microtask_queue_.ScheduleMicrotask(closure);
}
複製程式碼在UIDartState物件的ScheduleMicrotask函式中，又會呼叫DartMicrotaskQueue物件的ScheduleMicrotask函式。
[-> tonic/dart_microtask_queue.cc]
void DartMicrotaskQueue::ScheduleMicrotask(Dart_Handle callback) {
queue_.emplace_back(DartState::Current(), callback);
}
複製程式碼最終來到DartMicrotaskQueue物件，在該物件中存在一個集合queue_，而ScheduleMicrotask函式中就是把callback新增到該集合中。也就是在RootIsolate中，最終是把_startMicrotaskLoop方法作為引數新增到集合queue_中。
再來看非ui_isolate中的處理情況，在非ui_isolate中，賦給_ScheduleImmediate._closure的值就變成了_getIsolateScheduleImmediateClosure方法。該方法的實現就簡單多了，來看下面程式碼。
_ImmediateCallback _pendingImmediateCallback;
void _isolateScheduleImmediate(void callback()) {
_pendingImmediateCallback = callback;
}
@pragma("vm:entry-point", "call")
Function _getIsolateScheduleImmediateClosure() {
return _isolateScheduleImmediate;
}
複製程式碼在上面程式碼中，僅是把賦給了_pendingImmediateCallback，也就是把_startMicrotaskLoop方法作為值賦給了_pendingImmediateCallback。
3.2、微任務的執行
經過前面的準備，下面就可以在合適的時機來執行_startMicrotaskLoop方法，從而來處理所有微任務。
這裡也分為ui_isolate及非ui_isolate兩種情況，先來看當前isolate是ui_isolate的情況。
再來看UIDartState物件的實現，除了將_startMicrotaskLoop新增到集合中，也會在該物件中通過FlushMicrotasksNow函式來執行_startMicrotaskLoop方法，程式碼如下。
[-> flutter/lib/ui/ui_dart_state.cc]
void UIDartState::FlushMicrotasksNow() {
microtask_queue_.RunMicrotasks();
}
複製程式碼再來看RunMicrotasks的實現，程式碼如下。
[-> tonic/dart_microtask_queue.cc]
void DartMicrotaskQueue::RunMicrotasks() {
while (!queue_.empty()) {
MicrotaskQueue local;
std::swap(queue_, local);
//遍歷集合中的所有元素
for (const auto& callback : local) {
if (auto dart_state = callback.dart_state().lock()) {
DartState::Scope dart_scope(dart_state.get());
//呼叫_startMicrotaskLoop方法，callback.value()對應是_startMicrotaskLoop
Dart_Handle result = Dart_InvokeClosure(callback.value(), 0, nullptr);
...
}
}
}
}
複製程式碼至此，知道了在ui_isolate中，微任務是如何新增到集合中、如何執行的。那麼再來想一個問題，微任務的執行時機是在什麼時候尼？這就需要來看呼叫FlushMicrotasksNow函式的時機。
經過檢視Flutter原始碼。可以發現，Flutter中僅在Window物件的BeginFrame函式及UIDartState物件的AddOrRemoveTaskObserver函式中呼叫了呼叫了FlushMicrotasksNow函式。因此先來看BeginFrame的實現。
[-> flutter/lib/ui/window/window.cc]
void Window::BeginFrame(fml::TimePoint frameTime) {
std::shared_ptr<tonic::DartState> dart_state = library_.dart_state().lock();
if (!dart_state)
return;
tonic::DartState::Scope scope(dart_state);
int64_t microseconds = (frameTime - fml::TimePoint()).ToMicroseconds();
//呼叫_beginFrame方法來開始繪製
tonic::LogIfError(tonic::DartInvokeField(library_.value(), "_beginFrame",
{
Dart_NewInteger(microseconds),
}));
//執行所有微任務
UIDartState::Current()->FlushMicrotasksNow();
//呼叫_drawFrame來繪製UI
tonic::LogIfError(tonic::DartInvokeField(library_.value(), "_drawFrame", {}));
}
複製程式碼程式碼很簡單，但也說明了，在Flutter中的window呼叫_beginFrame與_drawFrame方法之間會把所有微任務處理掉。也就註定了不能在微任務中做耗時操作，否則影響UI的繪製。
再來看AddOrRemoveTaskObserver函式。
[-> flutter/lib/ui/ui_dart_state.cc]
UIDartState::UIDartState(
TaskRunners task_runners,
TaskObserverAdd add_callback,
TaskObserverRemove remove_callback,
fml::WeakPtr<SnapshotDelegate> snapshot_delegate,
fml::WeakPtr<IOManager> io_manager,
fml::RefPtr<SkiaUnrefQueue> skia_unref_queue,
fml::WeakPtr<ImageDecoder> image_decoder,
std::string advisory_script_uri,
std::string advisory_script_entrypoint,
std::string logger_prefix,
UnhandledExceptionCallback unhandled_exception_callback,
std::shared_ptr<IsolateNameServer> isolate_name_server)
: task_runners_(std::move(task_runners)),
//給add_callback_賦值
add_callback_(std::move(add_callback)),
...
isolate_name_server_(std::move(isolate_name_server)) {
AddOrRemoveTaskObserver(true /* add */);
}
void UIDartState::AddOrRemoveTaskObserver(bool add) {
auto task_runner = task_runners_.GetUITaskRunner();
if (!task_runner) {
// This may happen in case the isolate has no thread affinity (for example,
// the service isolate).
return;
}
FML_DCHECK(add_callback_ && remove_callback_);
if (add) {
//這裡是一個lambda表示式，傳遞給add_callback_一個函式
add_callback_(reinterpret_cast<intptr_t>(this),
[this]() { this->FlushMicrotasksNow(); });//執行所有微任務
} else {
remove_callback_(reinterpret_cast<intptr_t>(this));
}
}
複製程式碼這裡重點來看add_callback_，它是在UIDartState物件初始化的時候賦值的。由於DartIsolate繼承自UIDartState，所以來看DartIsolate物件的建立。
[-> flutter/runtime/dart_isolate.cc]
DartIsolate::DartIsolate(const Settings& settings,
TaskRunners task_runners,
fml::WeakPtr<SnapshotDelegate> snapshot_delegate,
fml::WeakPtr<IOManager> io_manager,
fml::RefPtr<SkiaUnrefQueue> unref_queue,
fml::WeakPtr<ImageDecoder> image_decoder,
std::string advisory_script_uri,
std::string advisory_script_entrypoint,
bool is_root_isolate)
: UIDartState(std::move(task_runners),
//add_callback_對應的值
settings.task_observer_add,
settings.task_observer_remove,
std::move(snapshot_delegate),
std::move(io_manager),
std::move(unref_queue),
std::move(image_decoder),
advisory_script_uri,
advisory_script_entrypoint,
settings.log_tag,
settings.unhandled_exception_callback,
DartVMRef::GetIsolateNameServer()),
is_root_isolate_(is_root_isolate) {
phase_ = Phase::Uninitialized;
}
複製程式碼在上面程式碼中，把settings物件的task_observer_add賦給了add_callback_。而settings是在FlutterMain的Init函式中建立並初始化的，所以在FlutterMain初始化時，就會給settings物件的task_observer_add賦值。
[-> flutter/shell/platform/android/flutter_main.cc]
void FlutterMain::Init(JNIEnv* env,
jclass clazz,
jobject context,
jobjectArray jargs,
jstring kernelPath,
jstring appStoragePath,
jstring engineCachesPath) {
std::vector<std::string> args;
args.push_back("flutter");
for (auto& arg : fml::jni::StringArrayToVector(env, jargs)) {
args.push_back(std::move(arg));
}
auto command_line = fml::CommandLineFromIterators(args.begin(), args.end());
auto settings = SettingsFromCommandLine(command_line);
...
//add_callback_對應的函式
settings.task_observer_add = [](intptr_t key, fml::closure callback) {
fml::MessageLoop::GetCurrent().AddTaskObserver(key, std::move(callback));
};
settings.task_observer_remove = [](intptr_t key) {
fml::MessageLoop::GetCurrent().RemoveTaskObserver(key);
};
...
}
複製程式碼再來看執行緒所對應的MessageLoopImpl物件，前面說過MessageLoopAndroid繼承自MessageLoopImpl。所以來看AddTaskObserver函式的實現。
[-> flutter/fml/message_loop_impl.cc]
void MessageLoopImpl::AddTaskObserver(intptr_t key,
const fml::closure& callback) {
if (callback != nullptr) {
//每個MessageLoopImpl物件擁有唯一的queue_id_
task_queue_->AddTaskObserver(queue_id_, key, callback);
} else {...}
}
複製程式碼這裡的task_queue_是一個MessageLoopTaskQueues物件，它的AddTaskObserver函式實現如下。
[-> flutter/fml/message_loop_task_queues.cc]
void MessageLoopTaskQueues::AddTaskObserver(TaskQueueId queue_id,
intptr_t key,
const fml::closure& callback) {
std::scoped_lock queue_lock(GetMutex(queue_id));
//UIDartState為key。包含FlushMicrotasksNow函式呼叫的callback為value
queue_entries_[queue_id]->task_observers[key] = std::move(callback);
}
複製程式碼程式碼中的queue_entries_是一個以TaskQueueId為key、TaskQueueEntry物件為value的map，而TaskQueueEntry中的task_observers也是一個map。所以AddTaskObserver函式就是把包含FlushMicrotasksNow函式呼叫的callback以UIDartState物件為key存入map中。
在Flutter之Timer原理解析一文中，如果在ui_isolate中，最終是通過DartMessageHandler的OnMessage函式來處理event handler訊息及普通訊息，程式碼如下。
[->third_party/tonic/dart_message_handler.cc]
void DartMessageHandler::Initialize(TaskDispatcher dispatcher) {
// Only can be called once.
TONIC_CHECK(!task_dispatcher_ && dispatcher);
task_dispatcher_ = dispatcher;
Dart_SetMessageNotifyCallback(MessageNotifyCallback);
}
void DartMessageHandler::OnMessage(DartState* dart_state) {
auto task_dispatcher_ = dart_state->message_handler().task_dispatcher_;
auto weak_dart_state = dart_state->GetWeakPtr();
//在Android中，任務交給UI執行緒中的loop來執行。
//在iOS中，也是通過類似loop的訊息處理器來執行
task_dispatcher_([weak_dart_state]() {
if (auto dart_state = weak_dart_state.lock()) {
dart_state->message_handler().OnHandleMessage(dart_state.get());
}
});
}
複製程式碼程式碼中的task_dispatcher_是在DartMessageHandler物件呼叫Initialize函式時設定的。根據Flutter之Engine啟動流程，知道是在Initialize函式是在RootIsolate初始化時呼叫的，那麼就來看一下Initialize函式的實現。
[-> flutter/runtime/dart_isolate.cc]
bool DartIsolate::InitializeIsolate(
std::shared_ptr<DartIsolate> embedder_isolate,
Dart_Isolate isolate,
char** error) {
...
//設定UI執行緒的訊息處理器
SetMessageHandlingTaskRunner(GetTaskRunners().GetUITaskRunner());
...
return true;
}
void DartIsolate::SetMessageHandlingTaskRunner(
fml::RefPtr<fml::TaskRunner> runner) {
if (!IsRootIsolate() || !runner) {
return;
}
message_handling_task_runner_ = runner;
//設定訊息處理器
message_handler().Initialize(
[runner](std::function<void()> task) { runner->PostTask(task); });
}
複製程式碼根據上面程式碼，可以知道task_dispatcher_中其實就是將任務task通過PostTask函式新增到looper中。
[-> flutter/fml/task_runner.cc]
TaskRunner::TaskRunner(fml::RefPtr<MessageLoopImpl> loop)
: loop_(std::move(loop)) {}
void TaskRunner::PostTask(const fml::closure& task) {
loop_->PostTask(task, fml::TimePoint::Now());
}
複製程式碼以Android平臺為例，這裡的loop_就是一個MessageLoopAndroid物件。所以再來看MessageLoopAndroid中PostTask的實現。
[-> flutter/fml/message_loop_impl.cc]
void MessageLoopImpl::PostTask(const fml::closure& task,
fml::TimePoint target_time) {
...
task_queue_->RegisterTask(queue_id_, task, target_time);
}
複製程式碼在PostTask函式中最終還是呼叫的task_queue_的RegisterTask函式，再來看該函式的實現。
[-> flutter/fml/message_loop_task_queues.cc]
void MessageLoopTaskQueues::RegisterTask(TaskQueueId queue_id,
const fml::closure& task,
fml::TimePoint target_time) {
std::scoped_lock queue_lock(GetMutex(queue_id));
size_t order = order_++;
const auto& queue_entry = queue_entries_[queue_id];
queue_entry->delayed_tasks.push({order, task, target_time});
TaskQueueId loop_to_wake = queue_id;
if (queue_entry->subsumed_by != _kUnmerged) {
loop_to_wake = queue_entry->subsumed_by;
}
WakeUpUnlocked(loop_to_wake,
queue_entry->delayed_tasks.top().GetTargetTime());
}
void MessageLoopTaskQueues::WakeUpUnlocked(TaskQueueId queue_id,
fml::TimePoint time) const {
if (queue_entries_.at(queue_id)->wakeable) {
queue_entries_.at(queue_id)->wakeable->WakeUp(time);
}
}
複製程式碼在RegisterTask函式中，把任務task新增到優先順序佇列delayed_tasks中。然後再呼叫MessageLoopAndroid物件的WakeUp函式。
[-> flutter/fml/platform/android/message_loop_android.cc]
void MessageLoopAndroid::WakeUp(fml::TimePoint time_point) {
bool result = TimerRearm(timer_fd_.get(), time_point);
FML_DCHECK(result);
}
複製程式碼WakeUp函式就是通過TimerRearm函式來在合適的時機喚醒looper。根據前面UI執行緒的建立過程，可得知在looper喚醒後的回撥函式read_event_fd中是執行MessageLoopAndroid物件的OnEventFired函式，而在該函式中又直接呼叫MessageLoopAndroid物件的FlushTasks函式，下面就來看FlushTasks函式的實現。
[-> flutter/fml/message_loop_impl.cc]
void MessageLoopImpl::FlushTasks(FlushType type) {
TRACE_EVENT0("fml", "MessageLoop::FlushTasks");
std::vector<fml::closure> invocations;
task_queue_->GetTasksToRunNow(queue_id_, type, invocations);
for (const auto& invocation : invocations) {
//執行普通回撥方法
invocation();
std::vector<fml::closure> observers =
task_queue_->GetObserversToNotify(queue_id_);
for (const auto& observer : observers) {
//observer對應著UIDartState物件的FlushMicrotasksNow函式，這裡也就是執行所有的微任務
observer();
}
}
}
void MessageLoopImpl::RunExpiredTasksNow() {
FlushTasks(FlushType::kAll);
}
複製程式碼在FlushTasks函式中，每一個已到期的event handler任務或非同步任務執行完畢後，都會執行所有的微任務。
到此，在ui_isolate中，最終在以下兩種時機來執行微任務。
- 在呼叫
window的_beginFrame與_drawFrame方法之間會把所有微任務處理掉。也就註定了不能在微任務中做耗時操作，否則影響UI的繪製。 - 在每一個已到期的
event handler任務或非同步任務執行完畢後，都會執行所有的微任務。
再來看在非ui_isolate中微任務的執行時機。也主要分為以下幾種情況。
- 根據Flutter之Timer原理解析一文可得知，在每一個
event handler任務或非同步任務執行完畢後，都會執行所有的微任務。 - 如果當前是生產環境，
Isolate中訊息型別是kDrainServiceExtensionsMsg且訊息優先順序是kImmediateAction，則也會執行所有微任務
4、總結
以上就是微任務的使用及使用原理。還是有一定難度的。結合Flutter之Timer原理解析一文，基本上就可以瞭解Flutter中的訊息機制，這樣在使用微任務及其他非同步任務時也能做到了然於胸。
【參考資料】