Android线程: AsyncTask全解析(下) AsyncTask源码分析

在上篇博客(点击跳转)中我们详细介绍了AsyncTask的使用。虽然AsyncTask这么简单好用，但你知道它是怎样实现的吗？那么接下来，我们就来分析一下AsyncTask的源码，对它的实现原理一探究竟。

本文源码分析选用的是Android 4.0的源码。而AsyncTask在不同的版本中有一些不同,关于不同的部分在文章最后会有说明。

从之前DownloadTask的代码

new DownloadTask().execute();

就可以看出，在启动某一个任务之前，要先new出它的实例，因此，我们就先来看一看AsyncTask构造函数中的源码，如下所示：

public AsyncTask() {
     
	mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
     
		public Result call() throws Exception {
     
			mTaskInvoked.set(true);    //设为true，表示当前任务已经被调用过了
			Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
			return postResult(doInBackground(mParams));
		}
	};

   //FutureTask是一个并发类，在这里它充当Runnable的作用
	mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
     
		@Override
		protected void done() {
     
			try {
     
				final Result result = get();
				postResultIfNotInvoked(result);
			} catch (InterruptedException e) {
     
				android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
			} catch (ExecutionException e) {
     
				throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()",
						e.getCause());
			} catch (CancellationException e) {
     
				postResultIfNotInvoked(null);
			} catch (Throwable t) {
     
				throw new RuntimeException("An error occured while executing "
						+ "doInBackground()", t);
			}
		}
	};
}

这段代码虽然看起来有点长，但实际上并没有任何具体的逻辑会得到执行，只是初始化了两个变量，mWorker和mFuture，并在初始化mFuture的时候将mWorker作为参数传入。mWorker是一个Callable对象，mFuture是一个FutureTask对象，这两个变量会暂时保存在内存中，稍后才会用到它们。

接着如果想要启动某一个任务，就需要调用该任务的execute()方法，因此现在我们来看一看execute()方法的源码，如下所示：

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
     
	return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}

简单的有点过分了，只有一行代码，仅是调用了executeOnExecutor()方法，那么具体的逻辑就应该写在这个方法里了，快跟进去瞧一瞧：

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
		Params... params) {
     
	if (mStatus != Status.PENDING) {
        //Status是一个枚举类，有且只有3个值：PENDING、RUNNING、FINISHED
		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;
}

果然，这里的代码看上去才正常点。可以看到，在第15行调用了onPreExecute()方法，因此证明了onPreExecute()方法会第一个得到执行。

可是接下来的代码就看不明白了，怎么没见到哪里有调用doInBackground()方法呢？别着急，慢慢找总会找到的，我们看到，在第17行调用了Executor的execute()方法，并将前面初始化的mFuture对象传了进去，那么这个Executor对象又是什么呢？查看上面的execute()方法，原来是传入了一个sDefaultExecutor变量，接着找一下这个sDefaultExecutor变量是在哪里定义的，源码如下所示：

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
……
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

可以看到，这里先new出了一个SERIAL_EXECUTOR常量，然后将sDefaultExecutor的值赋值为这个常量，也就是说明，刚才在executeOnExecutor()方法中调用的execute()方法，其实也就是调用的SerialExecutor类中的execute()方法。那么我们自然要去看看SerialExecutor的源码了，如下所示：

1.AysncTask有2个线程池（SerialExecutor 、THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个Handler（InternalHandler），
2.其中SerialExecutor用于任务的排队，而线程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正地执行任务，
3.InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程

private static class SerialExecutor implements Executor {
     
	final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
	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类中也有一个execute()方法，这个方法里的所有逻辑就是在子线程中执行的了，注意这个方法有一个Runnable参数，那么目前这个参数的值是什么呢？当然就是mFuture对象了，也就是说在第9行我们要调用的是FutureTask类的run()方法，而在这个方法里又会去调用Sync内部类的innerRun()方法，因此我们直接来看innerRun()方法的源码：

void innerRun() {
     
	if (!compareAndSetState(READY, RUNNING))
		return;
	runner = Thread.currentThread();
	if (getState() == RUNNING) {
      // recheck after setting thread
		V result;
		try {
     
			result = callable.call();
		} catch (Throwable ex) {
     
			setException(ex);
			return;
		}
		set(result);
	} else {
     
		releaseShared(0); // cancel
	}
}

可以看到，在第8行调用了callable的call()方法，那么这个callable对象是什么呢？其实就是在初始化mFuture对象时传入的mWorker对象了，此时调用的call()方法，也就是一开始在AsyncTask的构造函数中指定的，我们把它单独拿出来看一下，代码如下所示：

public Result call() throws Exception {
     
	mTaskInvoked.set(true);
	Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
	return postResult(doInBackground(mParams));
}

在postResult()方法的参数里面，我们终于找到了doInBackground()方法的调用处，虽然经过了很多周转，但目前的代码仍然是运行在子线程当中的，所以这也就是为什么我们可以在doInBackground()方法中去处理耗时的逻辑。接着将doInBackground()方法返回的结果传递给了postResult()方法，这个方法的源码如下所示：

private Result postResult(Result result) {
     
	Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
			new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
	message.sendToTarget();
	return result;
}

如果你已经熟悉了异步消息处理机制，这段代码对你来说一定非常简单吧。这里使用sHandler对象发出了一条消息，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。这个sHandler对象是InternalHandler类的一个实例，那么稍后这条消息肯定会在InternalHandler的handleMessage()方法中被处理。InternalHandler的源码如下所示：

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();

private static class InternalHandler extends Handler {
     
	@SuppressWarnings({
     "unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
	@Override
	public void handleMessage(Message msg) {
     
		AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
		switch (msg.what) {
     
			case MESSAGE_POST_RESULT:    //消息类型是：结果
				// There is only one result
				result.mTask.finish(result.mData[0]);
				break;
			case MESSAGE_POST_PROGRESS:   //消息类型是：进度
				result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
				break;
		}
	}
}

可以发现，sHandler是一个静态的Handler对象，为了能够将执行环境切换到主线程，这就要求sHanlder这个对象必须在主线程中创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，因此这就变相要求AysncTask的类必须在主线程中加载。

这里对消息的类型进行了判断，如果这是一条MESSAGE_POST_RESULT消息，就会去执行finish()方法，如果这是一条MESSAGE_POST_PROGRESS消息，就会去执行onProgressUpdate()方法。那么finish()方法的源码如下所示：

private void finish(Result result) {
     
	if (isCancelled()) {
     
		onCancelled(result);
	} else {
     
		onPostExecute(result);
	}
	mStatus = Status.FINISHED;
}

可以看到，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。

我们注意到，在刚才InternalHandler的handleMessage()方法里，还有一种MESSAGE_POST_PROGRESS的消息类型，这种消息是用于当前进度的，调用的正是onProgressUpdate()方法，那么什么时候才会发出这样一条消息呢？相信你已经猜到了，查看publishProgress()方法的源码，如下所示：

protected final void publishProgress(Progress... values) {
     
	if (!isCancelled()) {
     
		sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
				new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
	}
}

非常清晰了吧！正因如此，在doInBackground()方法中调用publishProgress()方法才可以从子线程切换到UI线程，从而完成对UI元素的更新操作。其实也没有什么神秘的，因为说到底，AsyncTask也是使用的异步消息处理机制，只是做了非常好的封装而已。

读到这里，相信你对AsyncTask中的每个回调方法的作用、原理、以及何时会被调用都已经搞明白了吧。

关于AsyncTask你所不知道的秘密

不得不说，刚才我们在分析SerialExecutor的时候，其实并没有分析的很仔细，仅仅只是关注了它会调用mFuture中的run()方法，但是至于什么时候会调用我们并没有进一步地研究。其实SerialExecutor也是AsyncTask在3.0版本以后做了最主要的修改的地方，它在AsyncTask中是以常量的形式被使用的，因此在整个应用程序中的所有AsyncTask实例都会共用同一个SerialExecutor。下面我们就来对这个类进行更加详细的分析，为了方便阅读，我把它的代码再贴出来一遍：

private static class SerialExecutor implements Executor {
     
	final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
	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);
		}
	}
}

可以看到，SerialExecutor是使用ArrayDeque这个队列来管理Runnable对象的，如果我们一次性启动了很多个任务，首先在第一次运行execute()方法的时候，会调用ArrayDeque的offer()方法将传入的Runnable对象添加到队列的尾部，然后判断mActive对象是不是等于null，第一次运行当然是等于null了，于是会调用scheduleNext()方法。在这个方法中会从队列的头部取值，并赋值给mActive对象，然后调用THREAD_POOL_EXECUTOR去执行取出的取出的Runnable对象。之后如果又有新的任务被执行，同样还会调用offer()方法将传入的Runnable添加到队列的尾部，但是再去给mActive对象做非空检查的时候就会发现mActive对象已经不再是null了，于是就不会再调用scheduleNext()方法。

那么后面添加的任务岂不是永远得不到处理了？当然不是，看一看offer()方法里传入的Runnable匿名类，这里使用了一个try finally代码块，并在finally中调用了scheduleNext()方法，保证无论发生什么情况，这个方法都会被调用。也就是说，每次当一个任务执行完毕后，下一个任务才会得到执行，SerialExecutor模仿的是单一线程池的效果，如果我们快速地启动了很多任务，同一时刻只会有一个线程正在执行，其余的均处于等待状态。

不过你可能还不知道，在Android 3.0之前是并没有SerialExecutor这个类的，那个时候是直接在AsyncTask中构建了一个sExecutor常量，并对线程池总大小，同一时刻能够运行的线程数做了规定，代码如下所示：

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);

可以看到，这里规定同一时刻能够运行的线程数为5个，线程池总大小为128。也就是说当我们启动了10个任务时，只有5个任务能够立刻执行，另外的5个任务则需要等待，当有一个任务执行完毕后，第6个任务才会启动，以此类推。而线程池中最大能存放的线程数是128个，当我们尝试去添加第129个任务时，程序就会崩溃。

因此在3.0版本中AsyncTask的改动还是挺大的，在3.0之前的AsyncTask可以同时有5个任务在执行，而3.0之后的AsyncTask同时只能有1个任务在执行。为什么升级之后可以同时执行的任务数反而变少了呢？这是因为更新后的AsyncTask已变得更加灵活，如果不想使用默认的线程池，还可以自由地进行配置。比如使用如下的代码来启动任务：

 Executor exec = new ThreadPoolExecutor(15, 200, 10,
    		TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    new DownloadTask().executeOnExecutor(exec);

这样就可以使用我们自定义的一个Executor来执行任务，而不是使用SerialExecutor。上述代码的效果允许在同一时刻有15个任务正在执行，并且最多能够存储200个任务。

好了，到这里我们就已经把关于AsyncTask的所有重要内容深入浅出地理解了一遍，相信在将来使用它的时候能够更加得心应手。