深入理解AsyncTask

本文详细解析了Android中的AsyncTask类,包括其工作原理、核心方法及其典型应用场景。

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什么是AsyncTask


AsyncTask是一个轻量级的异步任务类,它可以在线程池中执行后台任务,然后把执行的进度和结果传递给主线程并在主线程中更新UI。


AsyncTask这个类的声明如下:


public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>


它提供了 Params,Progress  Result 三个泛型参数,在下面会仔细分析这三个泛型参数的具体含义。


AsyncTask提供了四个核心方法:


  • onPreExecute() 
    此方法在主线程中执行,在异步任务执行之前,此方法会被调用,一般用于一些准备工作,例如下载进度条的初始化。


  • doInBackground(Params… params) 
    此方法在子线程中执行,用于执行异步任务,注意这里的params就是AsyncTask的第一个参数类型。在此方法中可以通过调用publicProgress方法来更新任务进度,publicProgress会调用 onProgressUpdate 方法。


  • onProgressUpdate(Progress… values) 
    此方法在主线程中执行,values的类型就是AsyncTask传入的第二个参数类型,当后台任务的执行进度发生变化时此方法执行。


  • onPostExecute(Result result) 
    此方法在主线程中执行,在 doInBackground 方法执行完成以后此方法会被调用,其中result的类型就是AsyncTask传入的第三个参数类型它的值就是doInBackground方法的返回值


接着还是看一下AsyncTask最常见的用法,该事例就是下载一张图片到手机内存的cache目录下,下载开始时会弹出进度框,在下载过程中显示下载的进度,下载完成后关闭进度框,如成功则出现下载成功的Toast,失败则弹出失败的Toast:




这个类主要用于模拟文件的下载过程,它输入参数为图片url地址,后台的进程参数为Integer类型,后台任务的返回结果为boolean类型。当要执行上述下载任务时,可以通过如下方式来完成:


//在主线程中调用,执行后就会执行doInBackground等方法
URL url = new URL("http://192.168.43.21:8080/ditu.jpg");
new MyAsyncTask().execute(url);


源码分析


首先我们从AsyncTask的构造方法着手:




  1. 如注释所说,这个构造方法必须在UI线程中调用。

  2. 构造函数主要是创建了两个实例。一个是WorkerRunnable,它是一个Callback对象。另一个是FutureTask,它的参数就是前面创建的WorkerRunnable对象。


接下来我们再看AsyncTask的execute()方法,这个方法是整个异步任务的入口:




我们看到了onPreExecute()被调用了,证明它确实是在执行后台任务之前调用了,且是在主线程调用。此时我们执行了实例代码中的进度条显示框的显示操作,此时的界面如下:


在此方法中还进行了一个操作 exec.execute(mFuture),首先我们得知道 exec 到底是什么?在下面源码中我们就能得到答案:


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


根据如上代码以及 executeOnExecutor 传进来的参数,我们看到这里的 exec 其实就是 SerialExecutor,那我们就来看看 SerialExecutor execute 方法:


public synchronized void execute(final Runnable r) {
    mTasks.offer(new Runnable() {
       public void run() {
           try {                r.run();            } finally {                scheduleNext();            }        }    });
   if (mActive == null) {        scheduleNext();    } }


我们看到在 子线程 里执行了 r.run(),根据 execute() 方法传入的参数可知这里的r就是最开始在构造方法中创建的 FutureTask,当然接下来就该看看FutureTask的run() 方法了:




这里有一个 result = c.call() 方法,而这里的 c 就是 Callable<V> c = callable;里传进来的 callable,而 callable 就是我们最开始在AsyncTask构造方法里传进来的 WorkerRunnable,所以接着就该看看 WorkerRunnable的call() 方法,这个 call() 方法主要是调用了 doInBackground(mParams)postResult(result) 方法:


mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
   public Result call() throws Exception {        mTaskInvoked.set(true);
       Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
       //noinspection unchecked        //*********************************        Result result = doInBackground(mParams);
       Binder.flushPendingCommands();
       return postResult(result);    } }


1. 在这里我们看到 doInBackground(mParams) 方法的调用,并且此时仍然是在子线程中,所以在这里可以执行耗时操作。在上面的案例中 doInBackground 方法里的代码将会执行,当执行到publishProgress() 方法时,会不断将进度信息传递给 onProgressUpdate() 方法(后面的分析中会解释为什么 publishProgress() 的执行能导致 onProgressUpdate()方法的调用),让此方法执行更新UI执行到这里时,案例中的下载界面如下,此时进度正好走到50%:



2. 方法的最后执行了 postResult(result) 方法,这里面的 result参数就是我们 doInBackground(mParams) 的返回值,这个方法的主要作用就是创建一个InternalHandler 实例并发送 what=MESSAGE_POST_RESULT 的消息,我们接着看这个方法的源码:


private Result postResult(Result result) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
   Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
               new AsyncTaskResult<Result>(this, result));    message.sendToTarget();
   return result; }
   
//message方法的sendToTarget(),最终还是handler发送信息个消息队列
public void sendToTarget() {    target.sendMessage(this); }


熟悉Handler的朋友知道,target.sendMessage(this) 方法就是将消息发送给了消息队列,而这个携带的消息就是message 本身,message 当中携带有MESSAGE_POST_RESULT 和 new AsyncTaskResult<Result>(this, result)) 对象,而这个对象由 getHandler 发送,最后也会由它来handleMessage()(对这个消息进行处理),所以我们必须找到这个 handler:


private static Handler getHandler() {
   synchronized (AsyncTask.class) {
       if (sHandler == null) {
           //在这里创建了名为sHandler的InternalHandler实例            sHandler = new InternalHandler();        }
       return sHandler;    } }


根据上面 getHandler() 方法可知这个 handler 对象就是 InternalHandler,那接下来的任务就是分析 InternalHandler的handlerMessage()方法,这个方法的作用就是根据 postResult(Result result) 方法中的 sHandler 发送的不同消息进行判断来执行不同的逻辑:




由上面源码可知,它根据 msg 携带的不同 what 信息进行不同的消息处理,当 what = MESSAGE_POST_RESULT 时,最终会执行onCancelled(result) 或者 onPostExecute(result),这两个方法执行时全部都是在主线程,而MESSAGE_POST_RESULT 就是刚刚获取信息时传入的。执行在这里时我们下载事例的代码就走到了onPostExecute(result),我们进行了进度框的隐藏操作,执行的界面如下:


但是 MESSAGE_POST_PROGRESS 参数又是哪里传来的,没错,就是publishProgress(Progress... values) :


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


这里传入 MESSAGE_POST_PROGRESS,并且此方法在 WorkerThread 中调用。这样 onProgressUpdate(Progress... values) 方法就能顺利执行。至此,整个流程结束


总结


1. AsyncTask的对象只能在主线程中创建。


2. execute()方法只能在UI线程执行。


3. 不要在程序中直接调用onPreExecute,onPostExecute,doInBackground,onProgressUpdate方法。


4. 一个AsyncTask对象只能执行一次execute方法,否者会报运行时错误,在执行execute方法时,会调用到如下代码证明这个结论:




5. 在Android1.6之前,AsyncTask是串行执行任务,在1.6以后,改为在线程池里并行处理任务,在3.0以后,又改为在线程池里串行执行任务。


在AsyncTask中有两个线程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一个handler(InternalHandler).其中SerialExecutor 用于任务的排队。在上面代码中,我们已经看到,在 AsyncTask.execute 的执行过程中我们会调用它的execute 方法:




我们看到首先会将 FutureTask 对象插入到队列mTask 中,如果这个时候没有正在执行的AsyncTask活动,就会调用 scheduleNext() 执行下一个任务,当一个任务执行完成后又会执行下一个,这可以看出AsyncTask默认是串行执行的。


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