从源码角度一步步分析AsyncTask的用法与原理
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- 前言
- AsyncTask特点
- AsyncTask简单使用
- 原理分析
- 总结
AsyncTask 是Android特有的一个轻量级异步抽象类，在类中通过doInBackground()在子线程执行耗时操作，执行完毕在主线程调用onPostExecute()。
前言
众所周知，Android视图的绘制、监听、事件等都UI线程（主线程，Main Thread）执行，如果执行访问网络请求、数据库等耗时操作，可能会阻塞主线程，若阻塞时间超过5秒，可能会引起系统的ANR异常（Application Not Responding）。所以耗时操作需要放在子线程（也称为Worker Thread）执行，这样就避免了主线程的阻塞，然而在线程是不能有更新UI的操作的，比如在子线程调用TextView.setText()就会引发以下错误：
Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.故而可以用 “Handle + Thread”的方式，子线程执行耗时操作，通过Handler通知主线程更新UI。但是这个方式略微麻烦，于是便引入了AsyncTask。
AsyncTask特点
AsyncTask
AsyncTask简单使用
public void request() {
AsyncTask task = new AsyncTask() {
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
Log.i("AsyncTask", "准备执行后台任务");
}
@Override
protected Integer doInBackground(String... params) {
String url_1 = params[0];
doRequest(url_1);
publishProgress(50);
String url_2 = params[1];
doRequest(url_2);
publishProgress(100);
return 1;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
Log.i("AsyncTask", "当前进度" + values[0] + "%");
}
@Override
protected void onPostExecute(Integer ret) {
super.onPostExecute(ret);
Log.i("AsyncTask", "执行完毕，执行结果" + ret);
}
};
String url_1 = "https://api.github.com/users/smuyyh";
String url_2 = "https://api.github.com/users/smuyyh/followers";
task.execute(url_1, url_2); // 开启后台任务
} 代码较为简单，就不做过多的解释了。后面着重介绍AsyncTask的内部实现机制。
原理分析
这一节将从源码的角度来分析一下AsyncTask。以下源码基于Android-23.
- 开启后台任务之前，首先需要创建AsyncTask的实例，所以还得从构造函数说起。
public AsyncTask() {
mWorker = new WorkerRunnable() {
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
Result result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
return postResult(result); // 任务的具体实现
}
};
mFuture = new FutureTask(mWorker) {
@Override
protected void done() {
try {
postResultIfNotInvoked(get());
} catch (InterruptedException e) {
android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
} 在构造函数中，初始化了两个变量，分别是mWorker与mFuture，mFuture创建的时候传入了mWorker参数，而mWorker本身是一个Callable对象。那么，mFutrue是个什么东西呢？
mFuture是一个FutureTask对象，FutureTask实际上是一个任务的操作类，它并不启动新线程，并且只负责任务调度。任务的具体实现是构造FutureTask时提供的，实现自Callable接口，也就是刚才的mWorker。
- AsyncTask对象穿件完毕之后调用
execute(Params...)执行，跟进看看
@MainThread
public final AsyncTask execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
} 只有一句话，可知是调用executeOnExecutor进行执行。这里就有个疑问了，sDefaultExecutor是个什么东西？在说这个之前，需要明确一下一下三个事：
1、Android3.0之前部分代码
private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
private static final int KEEP_ALIVE = 10;
private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory); 2、在Android3.0之前，AsyncTask执行中最终触发的是把任务交给线池THREAD_POOL_EXECUTOR来执行，提交的任务并行的在线程池中运行，但这些规则在3.0之后发生了变化，3.0之后提交的任务是默认串行运行的，执行完一个任务才执行下一个！
3、在Android3.0以前线程池里核心线程有5个，任务队列的任务数最大不能超过128个，线程池里的线程都是并行运行的，在3.0以后，直接调用execute(params)触发的是sDefaultExecutor的execute(runnable)方法，而不是原来的THREAD_POOL_EXECUTOR。在Android4.4以后，线程池大小等于 cpu核心数 + 1，最大值为cpu核心数 * 2 + 1。这些变化大家可以自行对比一下。
跟进源码不难发现，sDefaultExecutor实际上是指向SerialExecutor的一个实例，从名字上看是一个顺序执行的executor，并且它在AsyncTask中是以常量的形式存在的，因此在整个应用程序中的所有AsyncTask实例都会共用同一个SerialExecutor。
private static class SerialExecutor implements Executor {
final ArrayDeque mTasks = new ArrayDeque();
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
r.run();
} finally {
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
} SerialExecutor是使用ArrayDeque这个队列来管理Runnable对象的。当Executor提交一个任务，执行一次execute()，在这里向mTasks队列添加一个Runnable对象。初次添加任务时mActive为null，故接下来会执行scheduleNext()，将mActive指向刚刚添加的runbale，并提交到THREAD_POOL_EXECUTOR中执行。
当AsyncTask不断提交任务时，那么此时mActive不为空了，所以后续添加的任务能得到执行的唯一条件，就是前一个任务执行完毕，也就是r.run()。所以这就保证了SerialExecutor的顺序执行。这个地方其实也是一个坑，初学者很容易在这里踩坑，同时提交多个任务，却无法同步执行。
如果想让其并行执行怎么办？AsyncTask提供了一下两种方式：
task.setDefaultExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
task.executeOnExecutor(executor, params); //可以自己指定线程池- 继续跟进
executeOnExecutor(Executor exec, Params... params)代码
@MainThread
public final AsyncTask executeOnExecutor(Executor exec,
Params... params) {
if (mStatus != Status.PENDING) {
switch (mStatus) {
case RUNNING:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case FINISHED:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}
}
mStatus = Status.RUNNING;
onPreExecute();
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);
return this;
} 不难看出，最后是调用Executor的execute(Runnable command)方法启动mFuture。默认情况下，sDefaultExecutor就是SerialExecutor类，所以为串行执行。当然用户也可以提供自己的Executor来改变AsyncTask的运行方式。最后在THREAD_POOL_EXECUTOR真正启动任务执行的Executor。
上面已经提到，Execute执行是调用Runnable的run()方法，也就是mFuture的run方法，继续跟进代码
public void run() {
if (state != NEW || !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
if (ran)
set(result);
}
} finally {
runner = null;
int s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
} 从第10行代码可发现，最后是调用callable的call()方法。那么这个callable是什么呢？就是初始化mFuture传入的mWorker对象。在前面的构造函数那边可以发现call()方法，我们单独分析一下这个方法
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
Result result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
return postResult(result);
}看了这么久，终于发现了doInBackground()，深深松了一口气。执行完之后得到的结果，传给postResult(result)。继续跟进
private Result postResult(Result result) {
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
} 可以发现，最后是通过Handler的方式，把消息发送出去，消息中携带了MESSAGE_POST_RESULT常量和一个表示任务执行结果的AsyncTaskResult对象。而getHandler()返回的sHandler是一个InternalHandler对象，InternalHandler源码如下所示：
private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler() {
super(Looper.getMainLooper());
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
switch (msg.what) {
case MESSAGE_POST_RESULT:
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS:
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}这里对消息的类型进行了判断，如果是MESSAGE_POST_RESULT，就执行finish()，如果是MESSAGE_POST_PROGRESS，就onProgressUpdate()方法。那么什么时候触发如果是MESSAGE_POST_PROGRESS消息呢？就是在publishProgress()方法调用的时候，publishProgress()方法用finial标记，说明子类不能重写他，不过可以手动调用，通知进度更新，这就表明了publishProgress可在子线程执行。
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult然后看一下finish()的代码。
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}不难发现，如果当前任务被取消掉了，就会调用onCancelled()方法，如果没有被取消，则调用onPostExecute()方法，这样当前任务的执行就全部结束了。并且，当你再次调用execute的时候，这个时候mStatus的状态为Status.FINISHED，表示已经执行过了，那么此时就会抛异常，这也就是为什么一个AsyncTask对象只能执行一次的原因。
switch (mStatus) {
case RUNNING:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case FINISHED:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}到这里，就非常清晰了吧。彻底的了解了AsyncTask内部实现的逻辑。
总结
可以看出，在使用AsyncTask的过程中，有许多需要注意的地方。
- 由于Handler需要和主线程交互，而Handler又是内置于AsnycTask中的，所以，AsyncTask的创建必须在主线程，execute的执行也应该在主线程。
- AsyncTask的doInBackground(Params… Params)方法运行在子线程中，其他方法运行在主线程中，可以操作UI组件。
- 尽量不要手动的去调用AsyncTask的onPreExecute, doInBackground, publishProgress, onProgressUpdate, onPostExecute 这些方法，避免发生不可预知的问题。
- 一个任务AsyncTask任务只能被执行一次。否则会抛IllegalStateException异常
- 在doInBackground()中要检查isCancelled()的返回值，如果你的异步任务是可以取消的话。cancel()仅仅是给AsyncTask对象设置了一个标识位，虽然运行中可以随时调用cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法取消任务，如果成功调用isCancelled()会返回true，并且不会执行 onPostExecute() 方法了，取而代之的是调用 onCancelled() 方法。但是！！！值得注意的一点是，如果这个任务在执行之后调用cancel()方法是不会真正的把任务结束的，而是继续执行，只不过改变的是执行之后的回调方法是 onPostExecute还是onCancelled。可以在doInBackground里面去判断isCancle，如果取消了，那就直接return result; 当然，这种方式也并非非常完美。
- Asynctask的生命周期和它所在的activity的生命周期并非一致的，当Activity终止时，它会以它自有的方式继续运行，即使你退出了整个应用程序。另一方面，要注意Android屏幕切换问题，因为这时候Activity会重新创建。