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Handler, Message, Looper, MessageQueue

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，若清楚瞭解， 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source code都讀懂吧。

因此本篇文章，目地在於，快速引導大家快速「正確」的瞭解，重點在於「正確性」 並且透過靜態 trace code 的方式，跟大家解釋它 source code 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 trace source code的部份。

關於這四個 class 的結論：

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 thread safe的 (意思是，元件的使用，無法multi-thread執行) Activity 的畫面顯示是由 UI Thread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 UI Thread 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 callback function，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, 它裡麵包著 Handler,而 Handler上的 callback function 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 callback function.

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callback function。

以上，已經將這四個class的關係完整說明瞭。看到這邊您還有疑慮嗎 ? 接下來小弟就直接講 trace source 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.java:
loop()
{
    MessageQueue queue = myLooper().mQueue //取得CurrentThread下Looper的MsgQueue

    while (true) {
        Message msg = 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(Handler h)設 h 為target
        msg.recycle(); //In Message class, 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 EHandler extends Handler, 並且重寫handleMessage()function 好讓 Handler 上的 handlerMessage() 被 UI Thread呼叫，來更新畫面。

(2) 至於 loop() 是如何被使用的呢 ?

// typical example 大約是這樣子的
class LooperThread extends Thread
{
    public Handler mHandler;

    public void run()
    {
        Looper.prepare();
        mHandler = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
                // process incoming messages here
            }
        };
        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 android source code 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example code過來 … 講義摘錄之28：Anrdroid 的Message Queue(3/3) 的example code如下

class AnyClass implements Runnable
{
    public void run()
    {
        Looper.prepare();
        h = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
                EventHandler ha = new EventHandler(Looper.getMainLooper());
                String obj = (String)msg.obj + ", myThread";
                Message m = ha.obtainMessage(1, 1, 1, obj);
                ha.sendMessage(m); //sendMessage的原理，請見(4)的說明
            }
        };
        Looper.loop();
    }
}

```java
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: Message obtainMessage(int what, int arg1, int arg2) // Message.java: static Message obtain(Handler h, int what, int arg1, int arg2) { Message m = obtain(); m.target = h; // 這邊就是 msg.target 的由來 m.what = what; m.arg1 = arg1; m.arg2 = arg2; }

而 Message m = obtain() 是執行下面這段程式
```java
public static Message obtain()
{
    synchronized(mPoolSync) {  //與 recycle() 共用 mPoolSync
        if (mPool != null) {
            Message m = mPool;
            mPool = m.next;
            m.next = null;
            return m;
        }
    }
    return new Message();
}

因此你可從 sample code 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 example code, 它的 sendMessage() 又作了什麼事呢 ?

class AnyClass implements Runnable
{
    public void run()
    {
        Looper.prepare();
        h = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
                EventHandler ha = new EventHandler(Looper.getMainLooper());
                String obj = (String)msg.obj + ", myThread";
                Message m = 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 Looper object, 即為 Looper.mMainLooper. 而mMainLooper有自己的mQueue

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 Handler ha 的 Message m，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。

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 Handler ha 的 Message m，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 exmaple code 中的 ha.handleMessage();

因為在 Handler ha = new Handler(Looper looper) 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 new Handler(), 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Dear MaryLooper: 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 function loop 的話 )

那麼 loop 會收到 Message msg. 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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