在Android中，如果想要在子线程里进行UI操作，就需要借助Android的异步消息处理机制。为了更加方便在子线程中更新UI元素，Android从1.5版本开始引入了一个AsyncTask类，使用它就可以非常灵活方便的从子线程切换到UI线程。

AsyncTask很早就出现在Android的API里了，所以我相信大多数朋友对它的用法都已经非常熟悉。不过今天我还是准备从AsyncTask的基本用法开始讲起，然后我们再来一起分析下AsyncTask源码，看看它是如何实现的。

AsyncTsk的基本用法

首先AsyncTask是一个抽象类，所以如果我们想使用它，就必须要创建一个子类去继承它。在继承时我们可以为AsyncTask类指定三个泛型参数：

Params
在执行AsyncTask时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用。
Progress
后台任务执行时，如果需要在界面上显示当前的进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位。
Result
当任务执行完毕后，如果需要对结果进行返回，则是以这里指定的泛型作为返回值类型。

因此，一个最简单的自定义AsyncTask就可以写成如下方式：

class DownloadTask extends AsyncTask{
       ......
}

这里我们把AsyncTask的第一个泛型参数指定为Void，表示在执行AsyncTask的时候不需要传入参数给后台任务。第二个泛型参数指定为Integer，表示使用整型数据来作为进度显示单位。第三个泛型参数指定为Boolean，则表示使用布尔型数据来反馈执行结果。

当然，目前我们自定义的DownloadTask还是一个空任务，并不能进行任何实际的操作，我们还需要去重写AsyncTask中的几个方法才能完成对任务的定制。经常需要去重写的方法有以下四个：

onPreExecute()

这个方法会在后台任务开始执行之间调用，用于进行一些界面上的初始化操作，比如显示一个进度条对话框等。

doInBackground(Params...)

这个方法中的所有代码都会在子线程中运行，我们应该在这里去处理所有的耗时任务。任务一旦完成就可以通过return语句来将任务的执行结果进行返回，如果AsyncTask的第三个泛型参数指定的是Void，就可以不返回任务执行结果。注意，在这个方法中是不可以进行UI操作的，如果需要更新UI元素，比如说反馈当前任务的执行进度，可以调用publishProgress(Progress...)方法来完成。

onProgressUpdate(Progress...)

当在后台任务中调用了publishProgress(Progress...)方法后，这个方法就很快会被调用，方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对UI进行操作，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应的更新。

onPostExecute(Result)

当后台任务执行完毕并通过return语句进行返回时，这个方法就很快会被调用。返回的数据会作为参数传递到此方法中，可以利用返回的数据来进行一些UI操作，比如说提醒任务执行的结果，以及关闭掉进度条对话框等。

因此，一个比较完整的自定义AsyncTask就可以写成如下方式:

class DownloadTask extends AsyncTask {
 
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        progressDialog.show();
    }
 
    @Override
    protected Boolean doInBackground(Void... params) {
        try {
            while (true) {
                int downloadPercent = doDownload();
                publishProgress(downloadPercent);
                if (downloadPercent >= 100) {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
        return true;
    }
 
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        progressDialog.setMessage("当前下载进度：" + values[0] + "%");
    }
 
    @Override
    protected void onPostExecute(Boolean result) {
        progressDialog.dismiss();
        if (result) {
            Toast.makeText(context, "下载成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        } else {
            Toast.makeText(context, "下载失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }
}

这里我们模拟了一个下载任务，在doInBackground()方法中去执行具体的下载逻辑，在onProgressUpdate()方法中显示当前的下载进度，在onPostExecute()方法中来提示任务的执行结果。如果想要启动这个任务，只需要简单地调用以下代码即可：

new DownloadTask().execute();

注意：

必须在UI线程中创建和调用AsyncTask实例。
永远不应该调用在AsyncTask类中重写的方法。他们被自动调用
AsyncTask只能被调用一次。再次执行它会抛出异常

以上就是AsyncTask的基本用法，怎么样，是不是感觉在子线程和UI线程之间进行切换变得灵活了很多？我们并不需求去考虑什么异步消息处理机制，也不需要专门使用一个Handler来发送和接收消息，只需要调用一下publishProgress()方法就可以轻松地从子线程切换到UI线程了。

分析AsyncTask的源码

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。注意这里我选用的是Android 4.0的源码，如果你查看的是其它版本的源码，可能会有一些出入。

从之前DownloadTask的代码就可以看出，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() {
        public Result call() throws Exception {
            mTaskInvoked.set(true);
            Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
            return postResult(doInBackground(mParams));
        }
    };
    mFuture = new FutureTask(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 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 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;
}

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：

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(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 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:
                // 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(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。

各版本AsyncTask之间的差异

各版本AsyncTask之间的差异主要集中在线程池的使用这一块。主要的分界点有2个，分为3个阶段。第一阶段是3.0以前的版本，第二是3.0-4.4版本的阶段，第三个是4.4版本以后的阶段。那我们一个一个阶段来看。

3.0之前版本中AsyncTask

这里使用2.3版本的AsyncTask源代码：


private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
    private static final int KEEP_ALIVE = 1;

    private static final BlockingQueue sWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue(10);

    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

    private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);

在3.0版本以前AsyncTask的线程只有1个线程池，核心线程数为5，最大线程数为128，任务队列容量为10。
也就是说当线程池中的线程数量没到5个，那么有新的任务会直接启动一个核心线程来执行任务，如果线程池中的线程数量达到了5个，然后任务会被插入到任务队列中等待执行，要是任务队列也满了，就会判断线程池中的数量是否已经达到最大线程数128，如果没有达到就会立刻启动一个非核心线程来执行任务。如果线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就会拒绝执行该任务。也就是说该线程池最多能同时接纳138个任务，其中有128个任务可以同时执行。而且该版本只有一个execute(Params... params) 方法，说明不能自定义线程池来执行任务。

3.0 - 4.4版本中AsyncTask

这里使用4.2版本的AsyncTask源代码：

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
    private static final int KEEP_ALIVE = 1;

    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

    private static final BlockingQueue sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue(10);

    /**
     * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
     */
    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
            = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                    TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
 //以下为新增部分
  public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
  private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
  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);
            }
        }
    }

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

    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;
    }

这个版本的线程池与上个版本并没有什么不同，只是新增加了一个SerialExecutor，从代码中我们可以看到这是一个顺序执行任务的Executor，虽然最后任务还是交给了THREAD_POOL_EXECUTOR来执行，但是使用这个Executor可以保证任务时按先进先出的顺序来执行。同时新增加了executeOnExecutor(Executor exec,Params... params) 方法，这个方法被声明是public的并且接受一个Executor参数，说明我们可以自定义线程池或者使用SerialExecutor来执行任务。如果使用execute（）方法的话，默认会使用SerialExecutor来执行任务。

4.4版本以后AsyncTask

这里使用4.4版本的AsyncTask源代码：

private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
    private static final int KEEP_ALIVE = 1;

    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

    private static final BlockingQueue sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue(128);

    /**
     * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
     */
    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
            = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                    TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

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

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);
            }
        }
    }

4.4版本以后的线程池数量改为了动态的，以双核心为例，先获取CPU的核心数为2，线程池的核心线程为3，最大线程数为5,而阻塞队列的容量变为了128。为什么会有这样的改动？可能谷歌公司觉得开启的线程数过多会影响效率吧。而阻塞队列从容量为10变为了128是一个很有意思的事情。在4.4以前的版本，如果已经达到了线程池的核心线程数5，切阻塞队列也达到了10，再有任务加入，就会启动新的非核心线程，也就是说只要同时又16个任务进入就会开启非核心线程。而现在需要132（3+128+1）个任务加入才会开启非核心线程。也就是说要开启新的线程的成本更大了。

好了，以上就是AsyncTask的详细介绍

参考文章：
Android AsyncTask完全解析，带你从源码的角度彻底理解
AsyncTask各版本源码分析

Android AsyncTask解析