簡介
上一篇文章（Okio 源碼解析（一）：數(shù)據(jù)讀取流程）分析了 Okio 數(shù)據(jù)讀取的流程，從中可以看出 Okio 的便捷與高效。Okio 的另外一個優(yōu)點是提供了超時機制，并且分為同步超時與異步超時。本文具體分析這兩種超時的實現(xiàn)。
同步超時
回顧一下 Okio.source 的代碼：
public static Source source(InputStream in) {
// 生成一個 Timeout 對象
return source(in, new Timeout());
}
private static Source source(final InputStream in, final Timeout timeout) {
if (in == null) throw new IllegalArgumentException("in == null");
if (timeout == null) throw new IllegalArgumentException("timeout == null");
return new Source() {
@Override public long read(Buffer sink, long byteCount) throws IOException {
if (byteCount < 0) throw new IllegalArgumentException("byteCount < 0: " + byteCount);
if (byteCount == 0) return 0;
try {
// 超時檢測
timeout.throwIfReached();
Segment tail = sink.writableSegment(1);
int maxToCopy = (int) Math.min(byteCount, Segment.SIZE - tail.limit);
int bytesRead = in.read(tail.data, tail.limit, maxToCopy);
if (bytesRead == -1) return -1;
tail.limit += bytesRead;
sink.size += bytesRead;
return bytesRead;
} catch (AssertionError e) {
if (isAndroidGetsocknameError(e)) throw new IOException(e);
throw e;
}
}
@Override public void close() throws IOException {
in.close();
}
@Override public Timeout timeout() {
return timeout;
}
@Override public String toString() {
return "source(" + in + ")";
}
};
}
在 Source 的構(gòu)造方法中，傳入了一個 Timeout 對象。在下面創(chuàng)建的匿名的 Source 對象的 read 方法中，先調(diào)用了 timeout.throwIfReached()，這里顯然是判斷是否已經(jīng)超時，代碼如下：
public void throwIfReached() throws IOException {
if (Thread.interrupted()) {
throw new InterruptedIOException("thread interrupted");
}
if (hasDeadline && deadlineNanoTime - System.nanoTime() <= 0) {
throw new InterruptedIOException("deadline reached");
}
}
這里邏輯很簡單，如果超時了則拋出異常。在 TimeOut 中有幾個變量用于設(shè)定超時的時間：
private boolean hasDeadline;
private long deadlineNanoTime;
private long timeoutNanos;
由于 throwIfReached 是在每次讀取數(shù)據(jù)之前調(diào)用并且與數(shù)據(jù)讀取在同一個線程，所以如果讀取操作阻塞，則無法及時拋出異常。
異步超時
異步超時與同步超時不同，其開了新的線程用于檢測是否超時，下面是 Socket 的例子。
Okio 可以接受一個 Socket 對象構(gòu)建 Source，代碼如下：
public static Source source(Socket socket) throws IOException {
if (socket == null) throw new IllegalArgumentException("socket == null");
AsyncTimeout timeout = timeout(socket);
Source source = source(socket.getInputStream(), timeout);
// 返回 timeout 封裝的 source
return timeout.source(source);
}
相比于 InputStream，這里的額外操作是引入了 AsyncTimeout 來封裝 socket。timeout 方法生成一個 AsyncTimeout 對象，看一下代碼：
private static AsyncTimeout timeout(final Socket socket) {
return new AsyncTimeout() {
@Override protected IOException newTimeoutException(@Nullable IOException cause) {
InterruptedIOException ioe = new SocketTimeoutException("timeout");
if (cause != null) {
ioe.initCause(cause);
}
return ioe;
}
// 超時后調(diào)用
@Override protected void timedOut() {
try {
socket.close();
} catch (Exception e) {
logger.log(Level.WARNING, "Failed to close timed out socket " + socket, e);
} catch (AssertionError e) {
if (isAndroidGetsocknameError(e)) {
logger.log(Level.WARNING, "Failed to close timed out socket " + socket, e);
} else {
throw e;
}
}
}
};
}
上面的代碼生成了一個匿名的 AsyncTimeout，其中有個 timedout 方法，這個方法是在超時的時候被調(diào)用，可以看出里面的操作主要是關(guān)閉 socket。有了 AsyncTimeout 之后，調(diào)用其 source 方法來封裝 socket 的 InputStream。
下面具體看看 AsyncTimeout 。
AsyncTimeout
AsyncTimeout 繼承了 Timeout，提供了異步的超時機制。每一個 AsyncTimeout 對象包裝一個 source，并與其它 AsyncTimeout 組成一個鏈表，根據(jù)超時時間的長短插入。AsyncTimeout 內(nèi)部會新開一個叫做 WatchDog 的線程，根據(jù)超時時間依次處理 AsyncTimout 鏈表的節(jié)點。
下面是 AsyncTimeout 的一些內(nèi)部變量：
// 鏈表頭結(jié)點
static @Nullable AsyncTimeout head;
// 此節(jié)點是否在隊列中
private boolean inQueue;
// 鏈表中下一個節(jié)點
private @Nullable AsyncTimeout next;
其中 head 是鏈表的頭結(jié)點，next 是下一個節(jié)點，inQueue 則標(biāo)識此 AsyncTimeout 是否處于鏈表中。
在上面的 Okio.source(Socket socket) 中，最后返回的是 timeout.source(socket)，下面是其代碼：
public final Source source(final Source source) {
return new Source() {
@Override public long read(Buffer sink, long byteCount) throws IOException {
boolean throwOnTimeout = false;
// enter
enter();
try {
long result = source.read(sink, byteCount);
throwOnTimeout = true;
return result;
} catch (IOException e) {
throw exit(e);
} finally {
exit(throwOnTimeout);
}
}
@Override public void close() throws IOException {
boolean throwOnTimeout = false;
try {
source.close();
throwOnTimeout = true;
} catch (IOException e) {
throw exit(e);
} finally {
exit(throwOnTimeout);
}
}
@Override public Timeout timeout() {
return AsyncTimeout.this;
}
@Override public String toString() {
return "AsyncTimeout.source(" + source + ")";
}
};
}
AsyncTimtout#source 依然是返回一個匿名的 Source 對象，只不過是將參數(shù)中真正的 source 包裝了一下，在 source.read 之前添加了 enter 方法，在 catch 以及 finally 中添加了 exit 方法。enter 和 exit 是重點，其中 enter 中會將當(dāng)前的 AsyncTimeout 加入鏈表，具體代碼如下：
public final void enter() {
if (inQueue) throw new IllegalStateException("Unbalanced enter/exit");
long timeoutNanos = timeoutNanos();
boolean hasDeadline = hasDeadline();
if (timeoutNanos == 0 && !hasDeadline) {
return; // No timeout and no deadline? Don't bother with the queue.
}
inQueue = true;
scheduleTimeout(this, timeoutNanos, hasDeadline);
}
private static synchronized void scheduleTimeout(
AsyncTimeout node, long timeoutNanos, boolean hasDeadline) {
// 如果鏈表為空，則新建一個頭結(jié)點，并且啟動 Watchdog線程
if (head == null) {
head = new AsyncTimeout();
new Watchdog().start();
}
long now = System.nanoTime();
if (timeoutNanos != 0 && hasDeadline) {
node.timeoutAt = now + Math.min(timeoutNanos, node.deadlineNanoTime() - now);
} else if (timeoutNanos != 0) {
node.timeoutAt = now + timeoutNanos;
} else if (hasDeadline) {
node.timeoutAt = node.deadlineNanoTime();
} else {
throw new AssertionError();
}
// 按時間將節(jié)點插入鏈表
long remainingNanos = node.remainingNanos(now);
for (AsyncTimeout prev = head; true; prev = prev.next) {
if (prev.next == null || remainingNanos < prev.next.remainingNanos(now)) {
node.next = prev.next;
prev.next = node;
if (prev == head) {
AsyncTimeout.class.notify(); // Wake up the watchdog when inserting at the front.
}
break;
}
}
}
真正插入鏈表的操作在 scheduleTimeout 中，如果 head 節(jié)點還不存在則新建一個頭結(jié)點，并且啟動 Watchdog 線程。接著就是計算超時時間，然后遍歷鏈表進行插入。如果插入在鏈表的最前面(head 節(jié)點后面的第一個節(jié)點)，則主動進行喚醒 Watchdog 線程，從這里可以猜到 Watchdog 線程在等待超時的過程中是調(diào)用了 AsyncTimeout.class 的 wait 進入了休眠狀態(tài)。那么就來看看 WatchDog 線程的實際邏輯：
private static final class Watchdog extends Thread {
Watchdog() {
super("Okio Watchdog");
setDaemon(true);
}
public void run() {
while (true) {
try {
AsyncTimeout timedOut;
synchronized (AsyncTimeout.class) {
timedOut = awaitTimeout();
// Didn't find a node to interrupt. Try again.
if (timedOut == null) continue;
// The queue is completely empty. Let this thread exit and let another watchdog thread
// get created on the next call to scheduleTimeout().
if (timedOut == head) {
head = null;
return;
}
}
// Close the timed out node.
timedOut.timedOut();
} catch (InterruptedException ignored) {
}
}
}
}
WatchDog 主要是調(diào)用 awaitTimeout() 獲取一個已超時的 timeout，如果不為空并且是 head 節(jié)點，說明鏈表中已經(jīng)沒有其它節(jié)點，可以結(jié)束線程，否則調(diào)用 timedOut.timedOut()， timeOut() 是一個空方法，由用戶實現(xiàn)超時后應(yīng)該采取的操作。 awaitTimeout 是獲取超時節(jié)點的方法：
static @Nullable AsyncTimeout awaitTimeout() throws InterruptedException {
// Get the next eligible node.
AsyncTimeout node = head.next;
// 隊列為空的話等待有節(jié)點進入隊列或者達到超時IDLE_TIMEOUT_MILLIS的時間
if (node == null) {
long startNanos = System.nanoTime();
AsyncTimeout.class.wait(IDLE_TIMEOUT_MILLIS);
return head.next == null && (System.nanoTime() - startNanos) >= IDLE_TIMEOUT_NANOS
? head // The idle timeout elapsed.
: null; // The situation has changed.
}
// 計算等待時間
long waitNanos = node.remainingNanos(System.nanoTime());
// The head of the queue hasn't timed out yet. Await that.
if (waitNanos > 0) {
// Waiting is made complicated by the fact that we work in nanoseconds,
// but the API wants (millis, nanos) in two arguments.
long waitMillis = waitNanos / 1000000L;
waitNanos -= (waitMillis * 1000000L);
// 調(diào)用 wait
AsyncTimeout.class.wait(waitMillis, (int) waitNanos);
return null;
}
// 第一個節(jié)點超時，移除并返回這個節(jié)點
head.next = node.next;
node.next = null;
return node;
}
與 enter 相反，exit 則是視情況拋出異常并且移除鏈表中的節(jié)點，這里就不放具體代碼了。
總結(jié)
Okio 通過 Timeout 以及 AsyncTimeout 分別提供了同步超時和異步超時功能，同步超時是在每次讀取數(shù)據(jù)前判斷是否超時，異步超時則是將 AsyncTimeout 組成有序鏈表，并且開啟一個線程來監(jiān)控，到達超時則觸發(fā)相關(guān)操作。
