AsyncTask异步消息处理机制

AsyncTask<Params,Progress,Result>是一个抽象类，使用时必须创建一个子类继承它

其中，Parmas：启动任务执行的输入参数的类型，可用于后台任务中使用；

    Progress：后台任务执行时，若需要在界面上显示进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位；

    Result：后台任务执行完成后返回的结果的类型。

启动方法：new Task().execute();

需要重写的方法：

onPreExecute()：在执行后台任务之前被调用，用于完成一些初始化操作，比如显示一个进度条对话框。

doInBackground(Params...)：这个方法的所有代码都会在子线程中运行，所以此方法不可以进行UI操作，用于执行耗时操作，如下载。可以调用publishProgress(Progress... values)反馈当前任务的执行进度。注意：此方法不可以进行UI操作。

onProgressUpdate(Progress... values)：当在后台调用publishProgress(Progress... values)方法之后，此方法就会被调用。用于进行UI操作，如更新进度条的进度。

onPostExecute(Result result)：当后台任务完成，即doInBackground(Params...)完成并通过return语句返回，此方法会被调用。用于利用返回的数据进行一些UI操作，如关闭进度对话框和提醒任务执行的结果。

注意：必须在UI线程创建AsyncTask实例和调用execute()；每个AsyncTask只能被调用一次。

源码解析

注：本篇源码分析基于Andorid-17，因为和3.0之前版本变动较大，有必要标出。

下面进行源码分析：从我们的执行异步任务的起点开始，进入execute方法：

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

18行：设置当前AsyncTask的状态为RUNNING，上面的switch也可以看出， 每个异步任务在完成前只能执行一次 。
20行：执行了 onPreExecute()，当前依然在UI线程 ，所以我们可以在其中做一些准备工作。
22行：将我们传入的参数赋值给了mWorker.mParams
23行：exec.execute(mFuture)

相信大家对22行出现的mWorker，以及23行出现的mFuture都会有些困惑。
mWorker找到这个类：

 private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
         Params[] mParams;
 }

可以看到是 Callable的子类 ，且包含一个mParams用于保存我们传入的参数，下面看初始化mWorker的代码：

 public AsyncTask() {
         mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
             public Result call() throws Exception {
                 mTaskInvoked.set(true);

                 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                 //noinspection unchecked
                 return postResult(doInBackground(mParams));
             }
         };
 //….
 }

可以看到 mWorker在构造方法中完成了初始化 ，并且因为是一个抽象类，在这里new了一个实现类， 实现了call方法 ，call方法中设置mTaskInvoked=true，且最终调用doInBackground(mParams)方法，并返回Result值作为参数给 postResult方法 .所以mWorker.mParams = params;的params最终传给doInBackground(mParams)。可以看到我们的doInBackground出现了，下面继续看：

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

可以看到postResult中出现了我们熟悉的异步消息机制，传递了一个消息message, message. what 为MESSAGE_POST_RESULT；message. object = new AsyncTaskResult(this,result);

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

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

AsyncTaskResult就是一个简单的携带参数的对象。

看到这，我相信大家肯定会想到，在某处肯定存在一个sHandler，且复写了其handleMessage方法等待消息的传入，以及消息的处理。

 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:
                     // There is only one result
                     result.mTask.finish(result.mData[0]);
                     break;
                 case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                     result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                     break;
             }
         }
 }

出现了我们的handleMessage，可以看到，在接收到 MESSAGE_POST_RESULT 消息时，执行了result.mTask. finish (result.mData[0]);其实就是我们的AsyncTask.this.finish(result)，于是看finish方法

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

可以看到，如果我们调用了cancel()则执行onCancelled回调；正常执行的情况下调用我们的 onPostExecute (result);主要这里的调用是在handler的handleMessage中，所以是 在UI线程中 。如果你对异步消息机制不理解请看： Android 异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系
最后将状态置为 FINISHED （excuteOnExecutor）。

mWoker看完了，应该到我们的mFuture了，依然实在构造方法中完成mFuture的初始化，将mWorker作为参数，复写了其done方法。

 public AsyncTask() {
     ...
         mFuture = new FutureTask<Result>(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 occured while executing doInBackground()",
                             e.getCause());
                 } catch (CancellationException e) {
                     postResultIfNotInvoked(null);
                 }
             }
         };
 }

16行：任务执行结束会调用： postResultIfNotInvoked (get());get()表示获取mWorker的call的返回值，即Result.然后看postResultIfNotInvoked方法

 private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
         final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
         if (!wasTaskInvoked) {
             postResult(result);
         }
 }

如果mTaskInvoked不为true，则执行postResult；但是在mWorker初始化时就已经将mTaskInvoked为true，所以一般这个postResult执行不到。
好了，到了这里，已经介绍完了execute方法中出现了mWorker和mFurture，不过这里一直是初始化这两个对象的代码，并没有真正的执行。下面我们看真正调用执行的地方。
execute方法中的：
还记得上面的execute中的23行：exec.execute(mFuture)

exec为executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)中的sDefaultExecutor

下面看这个 sDefaultExecutor

 private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
 public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
 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sDefaultExecutor其实为SerialExecutor的一个实例，其内部维持一个任务队列；直接看其execute（Runnable runnable）方法，将runnable放入mTasks队尾；
16-17行：判断当前mActive是否为空，为空则调用scheduleNext方法
20行：scheduleNext，则直接取出任务队列中的队首任务，如果不为null则传入THREAD_POOL_EXECUTOR进行执行。
下面看THREAD_POOL_EXECUTOR为何方神圣：

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

可以看到就是一个 自己设置参数的线程池 ，参数为：

 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<Runnable> sPoolWorkQueue =
             new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);

看到这里，大家可能会认为，背后原来有一个线程池，且 最大支持128的线程并发，加上长度为10的阻塞队列 ，可能会觉得就是在快速调用138个以内的AsyncTask子类的execute方法不会出现问题，而大于138则会抛出异常。
其实不是这样的，我们再仔细看一下代码，回顾一下sDefaultExecutor， 真正在execute()中调用的为sDefaultExecutor.execute ：

 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，如果此时有10个任务同时调用execute（ synchronized ）方法，第一个任务入队，然后在mActive = mTasks.poll()) != null被取出，并且赋值给mActivte，然后交给线程池去执行。然后第二个任务入队，但是此时mActive并不为null，并不会执行scheduleNext();所以如果第一个任务比较慢，10个任务都会进入队列等待；真正执行下一个任务的时机是，线程池执行完成第一个任务以后，调用Runnable中的finally代码块中的scheduleNext，所以虽然内部有一个线程池，其实调用的过程还是线性的。一个接着一个的执行，相当于单线程。

4、总结

到此源码解释完毕，由于代码跨度比较大，我们再回顾一下：

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

18行：设置当前AsyncTask的状态为RUNNING，上面的switch也可以看出，每个异步任务在完成前只能执行一次。
20行：执行了onPreExecute()，当前依然在UI线程，所以我们可以在其中做一些准备工作。
22行：将我们传入的参数赋值给了mWorker.mParams ,mWorker为一个Callable的子类，且在内部的call()方法中，调用了doInBackground(mParams)，然后得到的返回值作为postResult的参数进行执行；postResult中通过sHandler发送消息，最终sHandler的handleMessage中完成onPostExecute的调用。
23行：exec.execute(mFuture)，mFuture为真正的执行任务的单元，将mWorker进行封装，然后由sDefaultExecutor交给线程池进行执行。

5、publishProgress

说了这么多，我们好像忘了一个方法：publishProgress

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

也很简单，直接使用sHandler发送一个消息，并且携带我们传入的值；

 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;
             }
         }
 }

在handleMessage中进行了我们的 onProgressUpdate (result.mData);的调用。

6、AsyncTask曾经缺陷

记得以前有个面试题经常会问道：AsyncTask运行的原理是什么？有什么缺陷？

以前对于缺陷的答案可能是：AsyncTask在并发执行多个任务时发生异常。其实还是存在的，在3.0以前的系统中还是会以支持多线程并发的方式执行，支持并发数也是我们上面所计算的128，阻塞队列可以存放10个；也就是同时执行138个任务是没有问题的；而超过138会马上出现java.util.concurrent.RejectedExecutionException；

而在在3.0以上包括3.0的系统中会为单线程执行（即我们上面代码的分析）；

空说无凭：下面看测试代码：

 package com.example.zhy_asynctask_demo01;

 import android.app.Activity;
 import android.app.ProgressDialog;
 import android.os.AsyncTask;
 import android.os.Bundle;
 import android.util.Log;
 import android.widget.TextView;

 public class MainActivity extends Activity
 {

     private static final String TAG = "MainActivity";
     private ProgressDialog mDialog;
     private TextView mTextView;

     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
     {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.activity_main);

         mTextView = (TextView) findViewById(R.id.id_tv);

         mDialog = new ProgressDialog(this);
         mDialog.setMax(100);
         mDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
         mDialog.setCancelable(false);


         for(int i = 1 ;i <= 138 ; i++)
         {
             new MyAsyncTask2().execute();
         }

         //new MyAsyncTask().execute();


     }

     private class MyAsyncTask2 extends AsyncTask<Void,Void, Void>
     {

         @Override
         protected Void doInBackground(Void... params)
         {
             try
             {
                 Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName());
                 Thread.sleep(10000);
             } catch (InterruptedException e)
             {
                 e.printStackTrace();
             }
             return null;
         }

     }
 }

可以看到我for循环中执行138个异步任务，每个异步任务的执行需要10s;下面使用2.2的模拟器进行测试：

输出结果为：

AsyncTask#1 - AsyncTask #128同时输出
然后10s后，另外10个任务输出。
可以分析结果，得到结论：AsyncTask在2.2的系统中同时支持128个任务并发，至少支持10个任务等待；

下面将138个任务，改成139个任务：

 for(int i = 1 ;i <= 139 ; i++)
 {
     new MyAsyncTask2().execute();
 }

运行结果：会发生异常：java.util.concurrent.RejectedExecutionException ； 于是可以确定 仅支持10个任务等待 ，超过10个则立即发生异常。
简单说一下出现异常的原因：现在是139个任务，几乎同时提交，线程池支持128个的并发，然后阻塞队列数量为10，此时当第11个任务提交的时候则会发生异常。

简单看一下源码：

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

看ThreadPoolExecutor的execute方法：

 if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
             int recheck = ctl.get();
             if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                 reject(command);
             else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                 addWorker(null, false);
         }
         else if (!addWorker(command, false))
             reject(command);

当阻塞队列满的时候workQueue.offer(command)返回false;然后执行addWorker(command,false)方法，如果返回false则执行reject()方法.

 private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
 …
 int wc = workerCountOf(c);
                 if (wc >= CAPACITY ||
                     wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                     return false;
 …
 }

可以看到当任务数目大于容量则返回false，最终在reject()中抛出异常。

上面就是使用2.2模拟器测试的结果；

下面将系统改为4.1.1，也就是我的测试机小米2s

把线程数改为139甚至1000，你可以看到任务一个接一个的在那缓慢的执行，不会抛什么异常，不过线程倒是1个1个的在那执行；

好了，如果现在大家去面试，被问到AsyncTask的缺陷，可以分为两个部分说，在3.0以前，最大支持128个线程的并发，10个任务的等待。在3.0以后，无论有多少任务，都会在其内部单线程执行；

至此，AsyncTask源码分析完毕，相信大家对AsyncTask有了更深的理解~~~