作者简介：ASCE1885， 《Android 高级进阶》作者。
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门

超时机制在现实世界中广泛存在，例如为了保证系统的正常有序运行，高铁等交通工具每个班次是有明确的出发时间和到达时间的，当你超过出发时间还没有上车时，那么不好意思，高铁系统的超时机制将发挥作用，正常情况下你将错过这趟列车。在计算机的世界中，同样如此，例如服务器对外提供的接口一般都设置了超时时间，但超过指定时间接口的请求还没有处理完成时，服务器将会主动断开连接，避免存在大量这种非正常的连接时拖垮服务器。客户端在请求服务器的接口时，同样会设置读取超时时间，当服务器由于某些原因迟迟未返回结果时，客户端为了保证用户体验会断开这次连接，并提示用户某些功能暂时不可用，稍后重试。

在本系列第一篇文章中我们提到 okio 中的输入流 Source 和输出流 Sink 的一大特点是引入了超时机制，和上面同样的道理，此处的超时机制也是为了保证系统正常有序的运行，本文就来聊聊它的原理和具体实现。okio 中超时机制主要有三种：

• 同步超时 Timeout
• 异步超时 AsyncTimeout
• 基于装饰者模式的超时 ForwardingTimeout

其中 ForwardingTimeout 是使用装饰者模式对 Timeout 的封装，跟本系列第二篇文章中介绍的 ForwardingSource 类是同一个道理，不再赘述。

同步超时

同步超时用来控制某个任务执行的最大时长，当执行超过指定的时间时，任务将被中断，例如当从输入流 Source 中读取数据超时后，输入流将被关闭，读取操作只能稍后重试；当将数据写入输出流 Sink 超时时，输出流也将被关闭并等待稍后重试。同步超时 Timeout 类中用来判断是否超时存在两个策略：

• 根据任务处理的超时时间 timeoutNanos 判断
• 根据任务的截止时间点 deadlineNanoTime 判断

需要注意一点，deadlineNanoTime 表示的是某个具体的时间点，而 timeoutNanos 表示的是一段时间间隔。相关变量定义如下代码所示：

private boolean hasDeadline; // 是否设置了截止时间点
private long deadlineNanoTime; // 截止时间点（单位纳秒）
private long timeoutNanos; // 任务处理的超时时间间隔（单位纳秒）

关于这几个变量的设置和获取方法比较简单，我们略过不谈，直接来看下判断是否超时的方法 throwIfReached ，操作很明了，主要有两个判断条件：

• 判断当前线程是否已经被中断
• 判断当前时间点是否大于设定的截止时间点 deadlineNanoTime

如果满足条件，说明超时了，抛出 InterruptedIOException 表示超时时间到，代码如下所示：

public void throwIfReached() throws IOException {
    if (Thread.interrupted()) {
      throw new InterruptedIOException("thread interrupted");
    }

    if (hasDeadline && deadlineNanoTime - System.nanoTime() <= 0) {
      throw new InterruptedIOException("deadline reached");
    }
}

可以看到这个方法并没有根据 timeoutNanos 来判断是否超时，因此，当你的 Timeout 实例只设置了任务处理的超时时间 timeoutNanos 时，调用 throwIfReached 方法其实是不会发生超时操作的，这点 okio 的设计是存在问题的。

当然 timeoutNanos 不是说没有用到，它在接下来介绍的 waitUntilNotified 方法和异步超时中会使用到。waitUntilNotified 方法用来等待某个指定的 monitor 对象，直到这个对象被 notify 或者超时时间到，也属于同步超时的一种。

public final void waitUntilNotified(Object monitor) throws InterruptedIOException {
    try {
      boolean hasDeadline = hasDeadline();
      long timeoutNanos = timeoutNanos();

      // 当没有设置超时时间，将无限等待直到对象被notify
      if (!hasDeadline && timeoutNanos == 0L) {
        monitor.wait(); // There is no timeout: wait forever.
        return;
      }

      // 根据timeoutNanos和deadlineNanoTime计算出较短的超时时间waitNanos
      long waitNanos;
      long start = System.nanoTime();
      if (hasDeadline && timeoutNanos != 0) {
        long deadlineNanos = deadlineNanoTime() - start;
        waitNanos = Math.min(timeoutNanos, deadlineNanos);
      } else if (hasDeadline) {
        waitNanos = deadlineNanoTime() - start;
      } else {
        waitNanos = timeoutNanos;
      }

      // 调用wait方法尝试等待超时时间waitNanos，当然如果monitor对象被外界notify，
      // 那么自然就不会傻傻的等到waitNanos超时了
      long elapsedNanos = 0L;
      if (waitNanos > 0L) {
        long waitMillis = waitNanos / 1000000L;
        // wait方法第一个参数表示等待的毫秒数，第二个参数表示等待的纳秒数，最终等待时间是两者之和
        monitor.wait(waitMillis, (int) (waitNanos - waitMillis * 1000000L));
        elapsedNanos = System.nanoTime() - start;
      }

      // 走到这里，说明wait等待超时时间到，或者monitor被外界notify了
      if (elapsedNanos >= waitNanos) {
        // 如果时超时时间到就抛出InterruptedIOException异常
        throw new InterruptedIOException("timeout");
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      throw new InterruptedIOException("interrupted");
    }
}

异步超时

异步超时 AsyncTimeout 继承自同步超时 Timeout，因此具有 Timeout 类的所有功能。此外，AsyncTimeout 使用一个后台线程 WatchDog 来实现超时的触发，相比同步超时而言，异步超时一般用来给原生不支持超时机制的类增加超时功能，例如 socket 在读写数据时本身是不支持超时的，因此，使用 okio 从 socket 中读写数据时，如果想要支持超时，可以通过 AsyncTimeout 给它增加这个功能，下面我们以从 socket 中读取数据为例进行介绍。AsyncTimeout 的子类通过重写 timedOut 方法来实现超时发生时的自定义处理逻辑，具体到 socket 这个例子，超时发生时我们自然是希望关闭 socket 连接，封装了 socket 的 AsyncTimeout 如下所示：