Android AsyncTask原理解析

想要启动一个AsyncTask,首先需要创建一个AsyncTask对象然后调用execute方法。例如:

new DownloadFilesTask().execute();

DownloadFilesTask继承自AsyncTask需要指定3个泛型参数:

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask {

      protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
      }

      protected Long doInBackground(URL... urls) {
          int count = urls.length;
          long totalSize = 0;
          for (int i = 0; i < count; i++) {
              totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
              publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
              // Escape early if cancel() is called
              if (isCancelled()) break;
          }
          return totalSize;
      }

      protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
          setProgressPercent(progress[0]);
      }

      protected void onPostExecute(Long result) {
          showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
      }
  }


一、AsyncTask构造函数

首先先从AsyncTask的构造函数说起:

/**AsyncTask的构造函数源码片段**/
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);
        }
    };

    mFuture = new FutureTask(mWorker) {
        @Override
        protected void done() {
            try {
                postResultIfNotInvoked(get());
            } catch (InterruptedException e) {
                android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
            } catch (ExecutionException e) {
               ...
               e.getCause());
            } catch (CancellationException e) {
                postResultIfNotInvoked(null);
            }
        }
    };
}

在AsyncTask构造函数中初始化了两个对象:WorkerRunnable和FutureTask,分别赋值为mWorker、mFuture。这两个对象初始化都实现了两个回调方法,当用户执行了execute方法的时候在特定情况下会触发这两个对象的回调方法,下面我们就开始详细分析这两个对象。

结论:doInBackground是在WorkerRunnable的call方法中被回调执行的

WorkerRunnable【mWorker】

由于WorkerRunnable实现了Callable接口,所以在AsyncTask的构造函数中实例化WorkerRunnable时,必须实现call()方法。其中还需要指定泛型参数Params和Result。这样在回调了call方法之后,就能返回Result。

/** WorkerRunable类**/
private static abstrat class WorkerRunable implements Callable 
{
        Params[] mParams;
}

/** Callable接口**/
public interface Callable 
{

    V call() throws Exception;
}

现在我们暂时只需要知道当执行execute的时候会回调WorkerRunnable的call方法。

FutureTask【mFuture】

从上面的AsyncTask的构造函数源码中可以看到,在构造FutureTask对象初始化时,mWorker是作为参数传递进来的。从FutureTask的构造函数也看出来了FutureTask需要一个Callable对象。

/** FutureTask的构造函数**/
public FutureTask(Callable callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }

【在这里不禁可以提前猜测出一个信息了,既然FutureTask把WorkerRunnable传递进来了,那WorkerRunnable的回调方法call肯定是在FutureTask中调用的】

来看看FutureTask这个类:

image

可以看出,FutureTask是实现了RunnableFuture接口,而这个接口继承了Runnable、以及Future。

image
image

通过上面两个类,发现其实FutureTask中的get方法实现了Runnable的阻塞和返回执行完毕的数据(泛型V)。

我们再来看FutureTask的run方法,豁然开朗,原来WorkerRunnable中的回调方法call果然是在这里调用的。

image

结论:WorkerRunnable中的回调方法call()是在执行FutureTask的run方法后回调的。当WorkerRunnable的call方法执行完毕后将返回数据给FutureTask。

疑问:那么,FutureTask的run方法又是被谁调用的呢?


二、execute()方法

很显然,FutureTask的run方法肯定需要AsyncTask执行execute方法后才会执行。

 private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

 public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

 /** AsyncTask类的execute方法**/
 public final AsyncTask execute(Params... params) {
    return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}

当执行execute方法时,其实是调用的executeOnExecutor方法。这里传递了两个参数,一个是sDefaultExecutor,一个是params。从上面的源码可以看出,sDefaultExecutor其实是一个SerialExecutor对象。params其实最终会赋给doInBackground方法,就是用户实现回调的方法,这个后面会看到。

executeOnExecutor

我们现在先来看executeOnExecutor方法。

/** AsyncTask类的executeOnExecutor方法**/
public final AsyncTask executeOnExecutor(Executor exec,
        Params... params) {

    ...
    mStatus = Status.RUNNING;

    onPreExecute();

    mWorker.mParams = params;
    exec.execute(mFuture);

    return this;
}

看到木有?在这个方法中,最先先执行了onPreExecute()方法,此时便会回调到用户自定义AsyncTask的实现方法onPreExecute【看本文最顶部第一个例子的代码】。onPreExecute可以用来做一些后台任务执行之前的准备工作。


通过上面的代码可以看出,执行到exec.execute(mFuture)这里时传递进去了一个mFuture,这个mFuture就是之前AsyncTask构造初始化赋值的FutureTask。exec其实就是之前执行AsyncTask.execute()方法时传递进来的参数sDefaultExecutor,刚刚也说了这个sDefaultExecutor其实就是SerialExecutor对象。嗯,exec就是SerialExecutor对象。

SerialExecutor

我们可以看到,之前exec.execute(mFuture)执行时,SerialExecutor将FutureTask作为参数执行execute方法。在SerialExecutor的execute方法中,这里通过一个任务队列mTasks把FutureTask插入进了队列中,执行r.run,其实就是执行FutureTask的run方法,因为传递进来的r参数就是mFuture。

/** AsyncTask对象中的SerialExecutor成员变量【内部类】 **/
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);
        }
    }
}

结论:FutureTask的run方法是在SerialExecutor的execute方法中执行的。

其实在这里,SerialExecutor实现了一个任务的排队算法。当一个AsyncTask任务开始execute时,首先执行FutureTask的run方法,然后finally执行scheduleNext方法,然后执行THREAD_POOL_EXECUTOR的execute方法。继续往下,如果mActive为空,就会继续调用scheduleNext方法执行下一个AsyncTask任务,说白了就是当mActive这个Runnable执行完毕之后,才会继续调用 THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)。这样SerialExecutor便实现了串行的任务队列。

结论:SerialExecutor只是实现任务队列,真正执行线程池的是THREAD_POOL_EXECUTOR。


前面我们已经知道,FutureTask的run方法在SerialExecutor的execute方法中执行了,然后由 mTasks.offer 封装成一个Runnable(mActive)给THREAD_POOL_EXECUTOR。

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
        = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

到这里,FutureTask的run方法要开始回调WorkerRunable的call方法了。是不是已经开始晕了,2333。撑住 !!!! 接下来我们还要看WorkerRunable的回调call方法:
oh my god ! 终于开始回调doInBackground方法了。看到现在已经很明白了,doInBackground的执行不是在主线程中。

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);
        }
    };

doInBackground(mParams)执行完后返回result,接着再继续执行postResult方法,并将返回的result作为参数传递进去。现在我们来看postResult方法,当当当当,Handler开始登场了。这里在执行完doInBackground后直接发送了一个消息给Handler,那么这个Handler又是哪个呢?

private Result postResult(Result result) {

    Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
            new AsyncTaskResult(this, result));
    message.sendToTarget();
    return result;
}

继续看getHandler方法:

private static Handler getHandler() {
    synchronized (AsyncTask.class) {
        if (sHandler == null) {
            sHandler = new InternalHandler();
        }
        return sHandler;
    }
}

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;
        }
    }
}

之前执行postResult的时候,obtainMessage传递的参数是:MESSAGE_POST_RESULT和AsyncTaskResult(this, result)),然后message.sendToTarget()开始发消息,并在InternalHandler的handleMessage中开始处理消息。

结论:doInBackground执行完后立即发送了一个消息给InternalHandler

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

private static class AsyncTaskResult {
    final AsyncTask mTask;
    final Data[] mData;

    AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {
        mTask = task;
        mData = data;
    }
}

由于传递的是MESSAGE_POST_RESULT,所以执行mTask.finish方法。这个时候doInBackground已经执行完了并返回了result,便开始执行onPostExecute方法,并将result传递进去。因为InternalHandler是通过Looper.getMainLooper()获得的,所以是在主线程,所以最后onPostExecute方法便又回到了主线程执行。这个时候onPostExecute就可以拿到doInBackground异步执行返回的result,直接更新UI。

结论:InternalHandler获得消息后执行onPostExecute回调方法,一个AsyncTask任务便到此结束

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