[Android]android.os 源代码中的Looper,Handler,Message,MessageQueue

转自：http://milochen.wordpress.com/2011/03/25/understanding-android-os-src-looperhandler-message-messagequeue/

作者：Milochen

HiAll:
Handler,Message,Looper,MessageQueue是android.os中的class
也是深度開發Application時，必須具備的基本觀念，若清楚了解，
便可運用的當。

因為網路有太多模糊不清的文章，大家說法看起來也都不太一樣，
很容易讓人猜東猜西，想東想西的。至於，不想瞎猜的話，就不如直接把sourcecode都讀懂吧。

因此本篇文章，目地在於，快速引導大家快速「正確」的了解，重點在於「正確性」
並且透過靜態tracecode的方式，跟大家解釋它sourcecode的運作原理。

因此，對於四個class沒信心的時候，
就直接將文章看下去，文章會完整交代tracesourcecode的部份。

關於這四個class的結論：

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整個Handler,Message,MessageQueue,Looper它們四個class只有一個共同的目標
就是讓程式碼，可以丟到其它thread去執行。這麼作有什麼好處呢??

例如android的GUI元件是threadsafe的(意思是，元件的使用，無法multi-thread執行)
Activity的畫面顯示是由UIThread所負責的，若是你寫了mutlti-thread程式時
又想更新畫面，就必須要將Thread內部的一段程式碼，交由UIThread來執行才行。

OK,上面四個class的共同目地已經說明完畢了，那麼這四個class有其分工方式。
因此每個class的設計又有不同目地。說明如下…

Handler的目地，在於提供callbackfunction，預其給其它Thread作執行
但Handler又要如何transfer至其它Thread呢?於是有了Message

Message的目地，將Handler包裝起來,傳送給其它Thread
但是同時有多條thread不斷的在系統中傳遞Message那麼如何緩衝呢?

MessageQueue的目地，是為了讓Message能夠作緩衝，好讓Message先暫存起來。
因此，當Message已經被放在其它Thread上的MessageQueue之後,
它裡面包著Handler,而Handler上的callbackfunction總得有人來執行吧??

Looper的目地：
就是為了將Message由Thread所對應的MessageQueue取出來，並且拿出Handler
來執行它上面的callbackfunction.

當Looper.java中的loop()被呼叫起來之後，它就是在反覆作這件事
不斷將Handler由Message拆包出來，並且執行Handler上的callbackfunction。

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以上，已經將這四個class的關係完整說明了。看到這邊您還有疑慮嗎 ?
接下來小弟就直接講tracesource的部份，
教你快速 trace 懂這些 code，迅速驗證出這四個 class 的用途。

以下開始 trace source code .. Follow Me ^____^

Looper中的mThread,mQueue只有在Ctor建立，並且”不會再更改”
mThread=Thread.currentThread()//紀綠此Looper由那條Thread建立
mQueue=newMessageQueue()//每個Looper只有唯一的Queue

主要的執行函式為
Looper.java:loop(){
MessageQueuequeue=myLooper().mQueue//取得CurrentThread下Looper的MsgQueue
while(true){
Messagemsg=queue.next()//跳到msg一個message
msg.target.dispatchMessage(msg)
//target被almost設定的方式，是透過Message.obtain(Handlerh)設h為target
msg.recycle();//InMessageclass,只有recycle()與obtain()作sync同步
}
}

上面程式中，所提到的東西，在以下深入探討。

(1)dispatchMessage(msg)是如何重要呢?
它呼叫Handler上的handleMessage().
———————————————
PS:一般來說，我們會寫個EHandlerextendsHandler,
並且重寫handleMessage()function好讓Handler上的handlerMessage()
被UIThread呼叫，來更新畫面。
——————————

(2)至於loop()是如何被使用的呢?
typicalexample大約是這樣子的
classLooperThreadextendsThread{
publicHandlermHandler;
publicvoidrun(){
Looper.prepare();
mHandler=newHandler(){
publicvoidhandleMessage(Messagemsg){
//processincomingmessageshere
}
};
Looper.loop();
}

類似的typicalexample在Android系統中的ActivityThread.java::main()

publicstaticfinalvoidmain(String[]args){
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThreadthread=newActivityThread();
Looper.loop();
}

額外話…

此範例trace下去將發現，Looper.mMainLooper變數被設定為
(Looper)sThreadLocal.get()

許多重要的androidsourcecode皆會透過getMainLooper()函數取出
Looper.mMainLooper

(3)msg.target是個Handler類別,又是從何而來的呢?

直接copy高煥堂網路文章中的examplecode過來…
講義摘錄之28：Anrdroid的MessageQueue(3/3)的examplecode如下
classAnyClassimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
Looper.prepare();
h=newHandler(){
publicvoidhandleMessage(Messagemsg){
EventHandlerha=newEventHandler(Looper.getMainLooper());
Stringobj=(String)msg.obj+”,myThread”;
Messagem=ha.obtainMessage(1,1,1,obj);
ha.sendMessage(m);//sendMessage的原理，請見(4)的說明
}
};
Looper.loop();
}
}

我們直接由此來作解釋，
追蹤當中的obtainMssage可發現target的由來。原理如下
Handler.java:MessageobtainMessage(intwhat,intarg1,intarg2)
Message.java:
staticMessageobtain(Handlerh,intwhat,intarg1,intarg2){
Messagem=obtain();
m.target=h;//這邊就是msg.target的由來
m.what=what;
m.arg1=arg1;
m.arg2=arg2;
}

而Messagem=obtain()是執行下面這段程式

publicstaticMessageobtain(){
synchronized(mPoolSync){//與recycle()共用mPoolSync
if(mPool!=null){
Messagem=mPool;
mPool=m.next;
m.next=null;
returnm;
}
}
returnnewMessage();
}

因此你可從samplecode知道

Handler呼叫obtainMessage的時候，其實是由mPool取出Message來
將msg.target設為原Handler.並且設定好what,arg1,arg2等參數
好讓Looper來執行它…
———————————————–

(4)接續(3)中的examplecode,它的sendMessage()又作了什麼事呢?
classAnyClassimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
Looper.prepare();
h=newHandler(){
publicvoidhandleMessage(Messagemsg){
EventHandlerha=newEventHandler(Looper.getMainLooper());
Stringobj=(String)msg.obj+”,myThread”;
Messagem=ha.obtainMessage(1,1,1,obj);
ha.sendMessage(m);//sendMessage作什麼事呢?
}
};
Looper.loop();
}
}

以這個例子，簡單來說，Looper.getMainLooper()會回傳一個ActivityThread的
Looperobject,即為Looper.mMainLooper.而mMainLooper有自己的mQueue
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在此穿插一小段 sendMessage() 的作用
Handler本身在暫存一個mQueue, 當Handler的成員函數sendMessage被呼叫時，即是把帶著Handlerha的Messagem，enqueue至Handler自己存存的mQueue中。而mQueue的設置，通常是在建構子就被決定好的。因此你得特別注意 Handler 的建構子。
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像上面的例子中 sendMessage 即是把帶著 Handler ha 的 Message m，enqueue 至 mMainLooper.mQueue
sendMessage即是把帶著Handlerha的Messagem，enqueue至mMainLooper.mQueue

好讓mMainLooper.loop()函數把m由這個mMainLooper.mQueue取出(取出時名為msg)
來dispatchMessage，因此就會執行到msg.target.handleMessage(0
也就是exmaplecode中的ha.handleMessage();

因為在Handlerha=newHandler(Looperlooper)這Ctor時，
ha.mLooper=looper便被紀錄下來，而且ha.mQueue=looper.mQueue也被紀錄下來
也就是looper.mQueue(PS:若是用newHandler(),則looper取Looper.myLooper())

當ha.sendMessage被執行時，便將msg塞入looper.mQueue
—————————————————————–

(5)所以整個Looper,Message,MessageQueue,Handler的運作原理是什麼?

因此你的ha=JohnHandler(MaryLooper)就像信紙一樣，上面寫著DearMaryLooper:
上面寫著要執行的程式碼handleMessage(msg)
透過信封(Message)，以Handler.java的sendMessage將信紙(Handler)傳出去
傳到MaryLooper的個人信箱MessageQueue(也就是MaryLooper.mQueue)

在MaryLooper中，有個有個固定的loop()會不斷被執行
(假設當初宣告此looper的thread,有去running此functionloop的話)

那麼loop會收到Messagemsg.而msg.target(Handler)即為JohnHandler這封信紙
看著JohnHandler上有handleMessage()的信紙內容，
故對Handler執行了dipsatchMessage()，因此執行了JohnHandler
當初信紙內容的交辦事項。

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