AsyncTask 研究二 内部原理

AsyncTask是对Thread+Handler良好的封装，在android.os.AsyncTask代码里仍然可以看到Thread和Handler的踪迹。下面就向大家详细介绍一下AsyncTask的执行原理。

我们先看一下AsyncTask的大纲视图：

我们可以看到关键几个步骤的方法都在其中，doInBackground(Params... params)是一个抽象方法，我们继承AsyncTask时必须覆写此方法；onPreExecute()、onProgressUpdate(Progress... values)、onPostExecute(Result result)、onCancelled()这几个方法体都是空的，我们需要的时候可以选择性的覆写它们；publishProgress(Progress... values)是final修饰的，不能覆写，只能去调用，我们一般会在doInBackground(Params... params)中调用此方法；另外，我们可以看到有一个Status的枚举类和getStatus()方法，Status枚举类代码段如下：

         //初始状态
     private volatile Status mStatus = Status.PENDING;

     public enum Status {
         /**
          * Indicates that the task has not been executed yet.
          */
         PENDING,
         /**
          * Indicates that the task is running.
          */
         RUNNING,
         /**
          * Indicates that {@link AsyncTask#onPostExecute} has finished.
          */
         FINISHED,
     }

 /**
      * Returns the current status of this task.
      *
      * @return The current status.
      */
     public final Status getStatus() {
         return mStatus;
     }

可以看到，AsyncTask的初始状态为PENDING，代表待定状态，RUNNING代表执行状态，FINISHED代表结束状态，这几种状态在AsyncTask一次生命周期内的很多地方被使用，非常重要。

介绍完大纲视图相关内容之后，接下来，我们会从execute(Params... params)作为入口，重点分析一下AsyncTask的执行流程，我们来看一下execute(Params... params)方法的代码段：

 public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
         if (mStatus != Status.PENDING) {
             switch (mStatus) {
                 case RUNNING:
                     //如果该任务正在被执行则抛出异常
                     //值得一提的是,在调用cancel取消任务后,状态仍未RUNNING
                     throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                             + " the task is already running.");
                 case FINISHED:
                     //如果该任务已经执行完成则抛出异常
                     throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                             + " the task has already been executed "
                             + "(a task can be executed only once)");
             }
         }

         //改变状态为RUNNING
         mStatus = Status.RUNNING;

         //调用onPreExecute方法
         onPreExecute();

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

         return this;
     }

代码中涉及到三个陌生的变量：mWorker、sExecutor、mFuture，我们也会看一下他们的庐山真面目：

关于sExecutor，它是java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的实例，用于管理线程的执行。代码如下：

 private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
    private static final int KEEP_ALIVE = 10;

 //新建一个队列用来存放线程
    private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);
 //新建一个线程工厂
    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
     //新建一个线程
        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };
 //新建一个线程池执行器,用于管理线程的执行
    private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);

mWorker实际上是AsyncTask的一个的抽象内部类的实现对象实例，它实现了Callable<Result>接口中的call()方法，代码如下：

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

而mFuture实际上是java.util.concurrent.FutureTask的实例，下面是它的FutureTask类的相关信息：

 /**
  * A cancellable asynchronous computation.
  * ...
  */
 public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {

 public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
     /**
      * Sets this Future to the result of its computation
      * unless it has been cancelled.
      */
     void run();
 }

可以看到FutureTask是一个可以中途取消的用于异步计算的类。

下面是mWorker和mFuture实例在AsyncTask中的体现：

    private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
    private final FutureTask<Result> mFuture;

 public AsyncTask() {
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            //call方法被调用后,将设置优先级为后台级别,然后调用AsyncTask的doInBackground方法
         public Result call() throws Exception {
                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                return doInBackground(mParams);
            }
        };

     //在mFuture实例中,将会调用mWorker做后台任务,完成后会调用done方法
        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
            @Override
            protected void done() {
                Message message;
                Result result = null;

                try {
                    result = 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) {
                 //发送取消任务的消息
                    message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL,
                            new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));
                    message.sendToTarget();
                    return;
                } catch (Throwable t) {
                    throw new RuntimeException("An error occured while executing "
                            + "doInBackground()", t);
                }

             //发送显示结果的消息
                message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                        new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));
                message.sendToTarget();
            }
        };
    }

 我们看到上面的代码中，mFuture实例对象的done()方法中，如果捕捉到了CancellationException类型的异常，则发送一条“MESSAGE_POST_CANCEL”的消息；如果顺利执行，则发送一条“MESSAGE_POST_RESULT”的消息，而消息都与一个sHandler对象关联。这个sHandler实例实际上是AsyncTask内部类InternalHandler的实例，而InternalHandler正是继承了Handler，下面我们来分析一下它的代码：

 private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1; //显示结果
    private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;    //更新进度
    private static final int MESSAGE_POST_CANCEL = 0x3;  //取消任务

    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
                 //调用AsyncTask.finish方法
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);
                    break;
                case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                    //调用AsyncTask.onProgressUpdate方法
                 result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                    break;
                case MESSAGE_POST_CANCEL:
                 //调用AsyncTask.onCancelled方法
                    result.mTask.onCancelled();
                    break;
            }
        }
    }

我们看到，在处理消息时，遇到“MESSAGE_POST_RESULT”时，它会调用AsyncTask中的finish()方法，我们来看一下finish()方法的定义：

 private void finish(Result result) {
         if (isCancelled()) result = null;
         onPostExecute(result);  //调用onPostExecute显示结果
         mStatus = Status.FINISHED;  //改变状态为FINISHED
     }

原来finish()方法是负责调用onPostExecute(Result result)方法显示结果并改变任务状态的啊。

另外，在mFuture对象的done()方法里，构建一个消息时，这个消息包含了一个AsyncTaskResult类型的对象，然后在sHandler实例对象的handleMessage(Message msg)方法里，使用下面这种方式取得消息中附带的对象：

 AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;

这个AsyncTaskResult究竟是什么呢，它又包含什么内容呢？其实它也是AsyncTask的一个内部类，是用来包装执行结果的一个类，让我们来看一下它的代码结构：

 @SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})
 private static class AsyncTaskResult<Data> {
     final AsyncTask mTask;
     final Data[] mData;

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

看以看到这个AsyncTaskResult封装了一个AsyncTask的实例和某种类型的数据集，我们再来看一下构建消息时的代码：

 //发送取消任务的消息
 message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL,
         new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));
 message.sendToTarget();

 //发送显示结果的消息
 message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
          new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));
 message.sendToTarget();

在处理消息时是如何使用这个对象呢，我们再来看一下：

 result.mTask.finish(result.mData[0]);

 result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);

概括来说，当我们调用execute(Params... params)方法后，execute方法会调用onPreExecute()方法，然后由ThreadPoolExecutor实例sExecutor执行一个FutureTask任务，这个过程中doInBackground(Params... params)将被调用，如果被开发者覆写的doInBackground(Params... params)方法中调用了publishProgress(Progress... values)方法，则通过InternalHandler实例sHandler发送一条MESSAGE_POST_PROGRESS消息，更新进度，sHandler处理消息时onProgressUpdate(Progress... values)方法将被调用；如果遇到异常，则发送一条MESSAGE_POST_CANCEL的消息，取消任务，sHandler处理消息时onCancelled()方法将被调用；如果执行成功，则发送一条MESSAGE_POST_RESULT的消息，显示结果，sHandler处理消息时onPostExecute(Result result)方法被调用。

经过上面的介绍，相信朋友们都已经认识到AsyncTask的本质了，它对Thread+Handler的良好封装，减少了开发者处理问题的复杂度，提高了开发效率，希望朋友们能多多体会一下。