AsyncTask原理

AsyncTask是android提供的轻量级的异步类,可以直接继承AsyncTask类,在类中实现异步操作,并提供接口反馈当前异步执行的程度(可以通过接口实现UI进度更新),最后反馈执行的结果给UI主线程,且其是串行执行的,下面从源码上分析他是如何做的

class DownloadTask extends AsyncTask<Integer, Void, String> {
        @Override
        //后台任务执行前准备工作,主线程中
        protected void onPreExecute() {
            super.onPreExecute();
        }
        @Override
        //后台任务
        protected String doInBackground(Integer... params) {
            return null;
        }
        @Override
        //更新进度,主线程中
        protected void onProgressUpdate(Void... values) {
            super.onProgressUpdate(values);
        }
        @Override
        //返回执行结果,主线程中
        protected void onPostExecute(String s) {
            super.onPostExecute(s);
        }
    }

new DownloadTask().execute(3);
new DownloadTask().execute(4);

以上是AsyncTask的基本使用方法,首先新建一个继承自AsyncTask的类,其中三个参数Integer, Void, String分别代表传进的参数,更新进度的参数以及返回给你的参数,之后就可以新建对象并调用execute方法,不过请注意,一个AsyncTask对象只能调用一次execute方法,否则会报错,下面我们看看execute做了什么

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;
    }

最终会调用executeOnExecutor方法,我们可以看到调用了该方法后,mStatus 会变成Status.RUNNING,而在Status.RUNNING的状态下如果再次调用该方法则会抛出异常,这解释了为什么对象只能调用一次execute方法
接着看主要流程,onPreExecute,后台操作之前的准备工作,在主线程中执行,很清晰,那么很明显关键代码就在下面两行

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

三个变量mWorker,mFuture和exec,我们来看看都是什么玩意
mWorker,mFuture都在AsyncTask的构造方法中定义

public AsyncTask() {
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                mTaskInvoked.set(true);
                Result result = null;
                try {
                    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                    //noinspection unchecked
                    result = doInBackground(mParams);
                    Binder.flushPendingCommands();
                } catch (Throwable tr) {
                    mCancelled.set(true);
                    throw tr;
                } finally {
                    postResult(result);
                }
                return result;
            }
        };

        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 occurred while executing doInBackground()",
                            e.getCause());
                } catch (CancellationException e) {
                    postResultIfNotInvoked(null);
                }
            }
        };
    }

mWorker中就是定义了一个call方法,不过仔细看看里面有我们熟悉的方法doInBackground,而参数就是我们执行的传递的参数,所以后台执行的代码应该就是在这里被调用
而mWorker又是mFuture构造函数的参数,首先明确下mFuture是一个Runnable,接着看mFuture的构造函数

public FutureTask(Callable<V> callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }

没什么,就是简单的赋值,而Runnable肯定是要看看他的run方法

public void run() {
        if (state != NEW ||
            !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable<V> c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } 
        ......
    }

callable就是我们的mWorker,他在这里被调用了call方法,所以我们的doInBackground方法被放在了一个Runnable的run方法中
mWorker最后还有一个方法为postResult(result),result就是doInBackground返回的结果

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

利用Handler发送消息至主线程,我们看看Handler

private static class InternalHandler extends Handler {
        public InternalHandler() {
            super(Looper.getMainLooper());
        }

        @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;
            }
        }
    }

可以看到接收到消息后,AsyncTask会调用finish方法

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

如果任务没有被取消,则会回调onPostExecute方法
之前重写的四个方法还少了一个,也就是onProgressUpdate,如果需要使用的话,我们需要在doInBackground方法中调用publishProgress(Progress)方法

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

可以看到他也是通过Handler实现消息传递

通过上面我们可以知道,如果要执行任务的话可以直接开个线程,把mFuture当做参数传进去就完事了,但是这样的话任务就不会是串行执行的,而且每次执行一个任务都要新开线程也明显浪费资源,我们看看AsyncTask是如何处理的

这需要我们来分析最后一个变量exec

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

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

他是一个静态变量,意味着所有AsyncTask对象共享同一个,他还是一个线程池,来看具体实现

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);
            }
        }
    }

首先声明下,那个final Runnable r就是我们的mFuture
可以看到新建了一个Runnable对象,然后把这个对象放进了队列中,这个Runnable对象的run方法干了两件事
r.run():就是mFuture的run方法,包含具体的工作,也就是我们的后台任务,回调什么的
scheduleNext():安排下一个任务
exec的具体逻辑是这样的,如果是首个任务,则先将任务封装并添加到队列中,接着判断mActive == null,很明显是true,所以会执行scheduleNext()方法,也就是会取出刚才添加进去的Runnable并执行;而此时再添加任务时,因为mActive 不为空,是正在执行的任务对象,所以只会将任务添加到队列中,不会调用scheduleNext()方法。等到正在执行的任务完成时,他会再次从队列中取任务并执行。这样子任务就按照顺序排队等待执行
最后让我们看看THREAD_POOL_EXECUTOR

/**
     * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
     */
    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;

    static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
    }

就是一个线程池,这个是真正干活的,我们的任务就是在这里执行的

总的说我们的AsyncTask类中有两个静态线程池变量,其中THREAD_POOL_EXECUTOR 是具体执行业务逻辑的,exec是用来对任务排队,让任务串行执行的
如果想让任务并行执行也简单,我们可以自己新建一个线程池对象,接着调用executeOnExecutor(Executor exec,
Params… params) 方法

int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;
BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
     private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

          public Thread newThread(Runnable r) {
               return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
          }
     };
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
     CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
     sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

new DownloadTask().executeOnExecutor(threadPoolExecutor, 2);
new DownloadTask().executeOnExecutor(threadPoolExecutor, 3);
new DownloadTask().executeOnExecutor(threadPoolExecutor, 4);

这样AsyncTask就会用我们线程池并行执行任务,而不会使用他自身的两个线程池来工作

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