Android AsyncTask 源码分析

1、AsyncTask的使用

使用AsyncTask可以更加简单地实现任务的异步执行，以及任务执行完毕之后与主线程的交互。它被设计用来执行耗时比较短的任务，通常是几秒种的那种，如果要执行耗时比较长的任务，那么就应该使用JUC包中的框架，比如ThreadPoolExecutor和FutureTask等。

AsyncTask用来在后台线程中执行任务，当任务执行完毕之后将结果发送到主线程当中。它有三个重要的泛类型参数，分别是Params, Progress, Result，分别用来指定参数、进度和结果的值的类型。以及四个重要的方法，分别是onPreExecute, doInBackground, onProgressUpdate和onPostExecute。这四个方法中，除了doInBackground，其他三个都是运行在UI线程的，分别用来处理在任务开始之前、任务进度改变的时候以及任务执行完毕之后的逻辑，而doInBackground运行在后台线程中，用来执行耗时的任务。

一种典型的使用方法如下：

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
    
    @Override
    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));
            if (isCancelled()) break;
        }
        return totalSize;
    }

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

    @Override
    protected void onPostExecute(Long result) {
        showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
    }
}
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上面说AsyncTask有4个重要的方法，这里我们覆写了3个。doInBackground运行在线程当中，耗时的任务可以放在这里进行；onProgressUpdate用来处理当任务的进度发生变化时候的逻辑；onPostExecute用来处理当任务执行完毕之后的逻辑。另外，这里我们还用到了publishProgress和isCancelled两个方法，分别用来发布任务进度和判断任务是否被取消。

然后，我们可以用下面的方式来使用它：

new DownloadFilesTask().execute(url1, url2, url3);
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使用AsyncTask的时候要注意以下几点内容：

1. AsyncTask的类必须在主线程中进行加载，当在4.1之后这个过程会自动进行；

2. AsyncTask的对象必须在主线程中创建；

3. execute方法必须在UI线程中被调用；

4. 不要直接调用onPreExecute, doInBackground, onProgressUpdate和onPostExecute；

5. 一个AsyncTask对象的execute方法只能被调用一次；

6. Android 1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的；1.6采用线程池处理并行任务；从3.0开始，又采用一个线程来串行执行任务。

7. 3.0之后可以用executeOnExecutor来并行地执行任务，如果我们希望在3.0之后能并行地执行上面的任务，那么我们应该这样去写：

    new DownloadFilesTask().executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, url1, url2, url3);
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2、AsyncTask源码分析

2.1 串行执行

我们从execute方法开始分析AsyncTask，

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

@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec, Params... params) {
    if (mStatus != Status.PENDING) { // 1
        switch (mStatus) {
            case RUNNING: throw new IllegalStateException(...);
            case FINISHED: throw new IllegalStateException(...);
        }
    }
    mStatus = Status.RUNNING;
    onPreExecute(); // 2
    mWorker.mParams = params; // 3
    exec.execute(mFuture); // 4
    return this;
}
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当我们调用AsyncTask的execute方法的时候会立即调用它的executeOnExecutor方法，这里传入了两个参数，分别是一个Executor和任务的参数params。在1处，会对AsyncTask当前的状态进行判断，这就对应了前面说的，一个任务只能被执行一次。在2处会调用onPreExecute方法，如果我们覆写了该方法，那么它就会在这个时候被调用。3处的操作是在为mWorker赋值，即把调用execute方法时传入的参数赋值给了它。mWorker是一个WorkerRunnable类型的实例，而WorkerRunnable又继承自Callable。在AsyncTask的构造方法中会创建并初始化它，并将其包装成一个FutureTask类型的字段，即mFuture。而在4处，我们就将使用传入的Executor来执行该mFuture。以下代码是mWorker和mFuture的相关内容：

mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
    public Result call() throws Exception {
        // 原子的布尔类型，设置为true标记任务为已经开始的状态
        mTaskInvoked.set(true);
        Result result = null;
        try {
            // 我们用来执行后台逻辑的方法会在这里被回调
            result = doInBackground(mParams);
        } catch (Throwable tr) {
            // 也是原子布尔类型的引用，用来标记任务为已经取消的状态
            mCancelled.set(true);
            throw tr;
        } finally {
            // 发送执行的结果
            postResult(result);
        }
        return result;
    }
};

// 将上面的mWorker包装成FutureTask对象
mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {...};
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execute方法中使用到的sDefaultExecutor是一个串行的线程池，它的定义如下所示：

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

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 {
                    // 相当于对传入的Runnable进行了一层包装
                    r.run();
                } finally {
                    // 分配下一个任务
                    scheduleNext();
                }
            }
        });
        // 如果当前没有正在执行的任务，那么就尝试从队列中取出并执行
        if (mActive == null) {
            scheduleNext();
        }
    }

    protected synchronized void scheduleNext() {
        // 从队列中取任务并使用THREAD_POOL_EXECUTOR执行
        if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
            THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
        }
    }
}
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注意以下这里的sDefaultExecutor是一个静态变量，默认情况下，AsyncTask的所有的实例都会放在该线程池当中被依次、串行地调度。它通过内部维护的双端队列，每当一个AsyncTask调用execute方法的时候都会被放在该队列当中进行排队。如果当前没有正在执行的任务，那么就从队列中取一个任务交给THREAD_POOL_EXECUTOR执行，当一个任务执行完毕之后又会调用scheduleNext取下一个任务执行。也就是说，实际上sDefaultExecutor在这里只是起了一个任务调度的作用，而任务最终还是交给THREAD_POOL_EXECUTOR执行的。这里的THREAD_POOL_EXECUTOR也是一个线程池，它在静态代码块中被初始化：

static {
    // 使用指定的参数创建一个线程池
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
            sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
    threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
    THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
}
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2.2 通信

上面的WorkerRunnable中已经用到了postResult方法，它用来将任务执行的结果发送给Handler。

private Result postResult(Result result) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Message message = mHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
    message.sendToTarget();
    return result;
}
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这里通过mHandler发送信息。mHandler会在创建AsyncTask的时候被创建，当传入的Looper为null的时候，会使用AsyncTask内部的InternalHandler创建Handler：

private final Handler mHandler;

public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
    // 根据传入的参数创建Handler对象
    mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper() 
        ? getMainHandler() : new Handler(callbackLooper);
}

private static Handler getMainHandler() {
    synchronized (AsyncTask.class) {
        if (sHandler == null) {
            // 使用InternalHandler创建对象
            sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
        }
        return sHandler;
    }
}

// AsyncTask内部定义的Handler类型
private static class InternalHandler extends Handler {
    public InternalHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override public void handleMessage(Message msg) {
        AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
        switch (msg.what) {
            case MESSAGE_POST_RESULT: result.mTask.finish(result.mData[0]); break;
            case MESSAGE_POST_PROGRESS: result.mTask.onProgressUpdate(result.mData); break;
        }
    }
}
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在一些书上可能会看到，说Handler是静态类型的，但我在源码中看到的是非静态类型的。静态类型的Handler就要求AsyncTask类必须在主线程中进行加载，因为静态成员会在类记载的时候进行初始化。如果我们在非主线程中用new Handler()创建了一个Handler，那么它会默认使用当前线程对应的Looper创建一个实例。但我们看上面的代码，这里在创建Handler的时候使用了Looper.getMainLooper()来获取主线程对应的Looper，因此AsyncTask类必须在主线程中进行加载就不是必需的了。

AsyncTask中还有一些其他的细节和方法，但通过上面主体内容的分析，理解它们已经不是问题，因此不再继续分析下去，感兴趣的可以看下源码的实现。