详解Android中用于线程处理的AsyncTask类的用法及源码
为什么要用AsyncTask
我们写App都有一个原则，主线程不能够运行需要占用大量CPU时间片的任务，如大量复杂的浮点运算，较大的磁盘IO操作，网络socket等，这些都会导致我们的主线程对用户的响应变得迟钝，甚至ANR，这些会使应用的用户体验变差，但是有时又的确需要执行这些耗时的任务，那么我们通常可以使用AsyncTask或者newThread
来处理，这样把任务放入工作线程中执行，不会占用主线程的时间片，所以主线程会及时响应用户的操作，如果使用newThread来执行任务，那么如果需要中途取消任务执行或者需要返回任务执行结果，就需要我们自己维护很多额外的代码，而AsyncTask是基于concurrent架包提供的并发类实现的，上面的二个需求都已经帮我们封装了，这也是我们选择AsyncTask的原因。
怎么用AsyncTask
我们还是简单介绍下AsyncTask一些使用示例。我们先新建一个类DemoAsyncTask继承AsyncTask，因为AsyncTask是抽象类，其中doInBackground方法必须重写。
privateclassDemoAsyncTaskextendsAsyncTask<String,Void,Void>{
@Override
protectedvoidonPreExecute(){
super.onPreExecute();
}
@Override
protectedVoiddoInBackground(String...params){
returnnull;
}
@Override
protectedvoidonPostExecute(VoidaVoid){
super.onPostExecute(aVoid);
}
@Override
protectedvoidonProgressUpdate(Void...values){
super.onProgressUpdate(values);
}
@Override
protectedvoidonCancelled(VoidaVoid){
super.onCancelled(aVoid);
}
@Override
protectedvoidonCancelled(){
super.onCancelled();
}
}
DemoAsyncTasktask=newDemoAsyncTask();
task.execute("demotestAsyncTask");
//task.executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR,"test");
//myTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"test");
简单分析下
上面就是AsyncTask最简单的使用方法，我们上面重写的方法中，onInBackground方法运行在工作线程，其他的方法全部运行在主线程，另外它的运行方式Android提供给我们2个方法，上面都列出了。
1.第一个方法会使用默认的Executor执行我们的任务,其实也就是SERIAL_EXECUTOR，SERIAL_EXECUTOR我们其实也是可以通过方法去自定义的，Android帮我们的默认实现是逐个执行任务，也就是单线程的，关于AsyncTask的任务执行是单线程实现还是多线程实现还有一段很有意思的历史，较早的版本是单线程实现，从Android2.X开始，Google又把它改为多线程实现，后来Google发现，多线程实现的话，会有很多需要保证线程安全的额外工作留给开发者，所以从Android3.0开始，又把默认实现改为单线程了，今天我们演示的是Framwork代码版本是21(Android5.0)。
2.同时也提供了多线程实现的接口，即我们上面写的最后一行代码AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR。
publicfinalAsyncTask<Params,Progress,Result>execute(Params...params){
returnexecuteOnExecutor(sDefaultExecutor,params);
}
privatestaticvolatileExecutorsDefaultExecutor=SERIAL_EXECUTOR;
其实相信大家平时工作学习中经常使用AsyncTask，我们直接去看AsyncTask类源码（插一句题外话，平时大家也可以把自己工作学习中的心得体会总结一下，记下来~~）
publicabstractclassAsyncTask<Params,Progress,Result>{
....
}
AsyncTask抽象类，有三个泛型参数类型，第一个是你需要传递进来的参数类型，第二个是任务完成进度的类型一般是Integer，第三个是任务完成结果的返回类型，有时这些参数不是全部需要，不需要的设为Void即可，另外Result只有一个，但Params可以有多个。
我们可以看到AsyncTask的默认构造器初始化了二个对象，mWorker和mFuture。
privatefinalWorkerRunnable<Params,Result>mWorker;
privatefinalFutureTask<Result>mFuture;
mWorker=newWorkerRunnable<Params,Result>(){
publicResultcall()throwsException{
mTaskInvoked.set(true);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspectionunchecked
returnpostResult(doInBackground(mParams));
}
};
mFuture=newFutureTask<Result>(mWorker){
@Override
protectedvoiddone(){
try{
postResultIfNotInvoked(get());
}catch(InterruptedExceptione){
android.util.Log.w(LOG_TAG,e);
}catch(ExecutionExceptione){
thrownewRuntimeException("AnerroroccuredwhileexecutingdoInBackground()",
e.getCause());
}catch(CancellationExceptione){
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
mWoker实现了Callback接口，Callback接口是JDK1.5加入的高级并发架包里面的一个接口，它可以有一个泛型返回值。
publicinterfaceCallable<V>{
/**
*Computesaresult,orthrowsanexceptionifunabletodoso.
*
*@returncomputedresult
*@throwsExceptionifunabletocomputearesult
*/
Vcall()throwsException;
}
FutureTask实现了RunnableFuture接口，RunnableFuture接口是JDK提供的，看名称就知道它继承了Runnable和Future接口，mFuture是FutureTask的一个实例，可以直接被Executor类实例execute。我们来继续看AsyncTask的execute方法。
publicfinalAsyncTask<Params,Progress,Result>execute(Params...params){
returnexecuteOnExecutor(sDefaultExecutor,params);
}
publicfinalAsyncTask<Params,Progress,Result>executeOnExecutor(Executorexec,
Params...params){
if(mStatus!=Status.PENDING){
switch(mStatus){
caseRUNNING:
thrownewIllegalStateException("Cannotexecutetask:"
+"thetaskisalreadyrunning.");
caseFINISHED:
thrownewIllegalStateException("Cannotexecutetask:"
+"thetaskhasalreadybeenexecuted"
+"(ataskcanbeexecutedonlyonce)");
}
}
mStatus=Status.RUNNING;
onPreExecute();
mWorker.mParams=params;
exec.execute(mFuture);
returnthis;
}
先调用onPreExecute()方法，此时还在主线程(严格来说是调用AsyncTask执行的线程)，然后exec.execute(mFuture)，把任务交给exec处理，executemFuture其实就是invokemWoker，然后调用postResult(doInBackground(mParams))，此时已经运行在工作线程池，不会阻塞主线程。然后给mHandler发送MESSAGE_POST_RESULT消息，然后调用finish方法，如果isCancelled，回调onCancelled，否则回调onPostExecute。
privateResultpostResult(Resultresult){
@SuppressWarnings("unchecked")
Messagemessage=sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
newAsyncTaskResult<Result>(this,result));
message.sendToTarget();
returnresult;
}
privatestaticfinalInternalHandlersHandler=newInternalHandler();
privatestaticclassInternalHandlerextendsHandler{
@SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"})
@Override
publicvoidhandleMessage(Messagemsg){
AsyncTaskResultresult=(AsyncTaskResult)msg.obj;
switch(msg.what){
caseMESSAGE_POST_RESULT:
//Thereisonlyoneresult
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
caseMESSAGE_POST_PROGRESS:
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
privatevoidfinish(Resultresult){
if(isCancelled()){
onCancelled(result);
}else{
onPostExecute(result);
}
mStatus=Status.FINISHED;
}
现在其实我们已经把AsyncTask整个执行任务的过程走完了，其中暴露给我们的那几个回调方法也都走到了。现在我们回过头来看，AsyncTask其实只是对JDK1.5提供的高级并发特性，concurrent架包做的一个封装，方便开发者来处理异步任务，当然里面还有很多细节处理的方法值得大家学习，如任务执行进度的反馈，任务执行原子性的保证等，这些留给大家自己学习了。
源码分析
下面我们再深入一些，来看AsyncTask的源码。下面分析这个类的实现，主要有线程池以及Handler两部分。
线程池
当执行一个AsyncTask的时候调用的是execute()方法，就从这个开始看：
publicfinalAsyncTask<Params,Progress,Result>execute(Params...params){
returnexecuteOnExecutor(sDefaultExecutor,params);
}
publicfinalAsyncTask<Params,Progress,Result>executeOnExecutor(Executorexec,
Params...params){
if(mStatus!=Status.PENDING){
switch(mStatus){
caseRUNNING:
thrownewIllegalStateException("Cannotexecutetask:"+"thetaskisalreadyrunning.");
caseFINISHED:
thrownewIllegalStateException("Cannotexecutetask:"+"thetaskhasalreadybeenexecuted"+"(ataskcanbeexecutedonlyonce)");
}
}
mStatus=Status.RUNNING;
//先执行onPreExecute
onPreExecute();
mWorker.mParams=params;
exec.execute(mFuture);
returnthis;
}
execute方法会调用executeOnExecutor。在这个方法中先检查任务是否已经执行或者执行结束，然后把任务标记为running。最开始执行的是onPreExecute，接着把参数赋值给mWorker对象。这个mWorker是一个Callable对象，最终被包装为FutureTask，代码如下：
privatestaticabstractclassWorkerRunnable<Params,Result>implementsCallable<Result>{
Params[]mParams;
}
mWorker=newWorkerRunnable<Params,Result>(){
publicResultcall()throwsException{
mTaskInvoked.set(true);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspectionunchecked
returnpostResult(doInBackground(mParams));
}
};
mFuture=newFutureTask<Result>(mWorker){
@Override
protectedvoiddone(){
try{
postResultIfNotInvoked(get());
}catch(InterruptedExceptione){
android.util.Log.w(LOG_TAG,e);
}catch(ExecutionExceptione){
thrownewRuntimeException("AnerroroccuredwhileexecutingdoInBackground()",
e.getCause());
}catch(CancellationExceptione){
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
从上面的代码可以看出，在mWorker对象中的call()方法会调用doInbackground，返回值交给postResult方法，这个方法通过Handler发送消息，这一点稍后再详细分析。
在mWorker对象被封装成FutureTask之后交由线程池执行，从execute方法可以看出，使用的是sDefaultExecutor，它的值默认为SERIAL_EXECUTOR，也就是串行执行器，实现如下：
privatestaticclassSerialExecutorimplementsExecutor{
//线性双向队列，用来存储所有的AsyncTask任务
finalArrayDeque<Runnable>mTasks=newArrayDeque<Runnable>();
//当前正在执行的AsyncTask任务
RunnablemActive;
publicsynchronizedvoidexecute(finalRunnabler){
//将新的AsyncTask任务加入到双向队列中
mTasks.offer(newRunnable(){
publicvoidrun(){
try{
//执行AsyncTask任务
r.run();
}finally{
//当前任务执行结束后执行下一个任务
scheduleNext();
}
}
});
if(mActive==null){
scheduleNext();
}
}
protectedsynchronizedvoidscheduleNext(){
//从任务队列中取出队列头部的任务，如果有就交给并发线程池去执行
if((mActive=mTasks.poll())!=null){
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
publicstaticfinalExecutorTHREAD_POOL_EXECUTOR
=newThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,MAXIMUM_POOL_SIZE,KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS,sPoolWorkQueue,sThreadFactory);
在上面的代码中，如果有任务执行，那么SerialExecutor的execute方法会被调用，它的逻辑是把Runnable对象加入ArrayDeque队列中，然后判断mActivie是否为空。第一次执行时mActive当然为空，所以执行scheduleNext，其实就是取出任务队列中的第一个任务交给线程池(THREAD_POOL_EXECUTOR)执行。加入mTask队列的Runnable对象的run方法里最终一定会调用scheduleNext，那么又会从任务队列中取出队头任务执行。这样便实现了单线程顺序执行任务，所以在AsyncTask中默认启用的是单线程执行，只有上一个任务执行后才会执行下一个任务。如果想要启用多线程执行任务，可以直接调用executeOnExecutor(Executorexec,Params...params)，这里的Executor参数可以使用AsyncTask自带的THREAD_POOL_EXECUTOR，也可以自己定义。
Handler
AsyncTask内部用Handler传递消息，它的实现如下：
privatestaticclassInternalHandlerextendsHandler{
@SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"})
@Override
publicvoidhandleMessage(Messagemsg){
AsyncTaskResultresult=(AsyncTaskResult)msg.obj;
switch(msg.what){
caseMESSAGE_POST_RESULT:
//Thereisonlyoneresult
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
caseMESSAGE_POST_PROGRESS:
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
如果消息类型是任务执行后的返回值(MESSAGE_POST_RESULT)将调用finish()方法：
privatevoidfinish(Resultresult){
if(isCancelled()){
onCancelled(result);
}else{
onPostExecute(result);
}
mStatus=Status.FINISHED;
}
从上面可以知道，如果任务取消了，将调用onCancelled，否则调用onPostExecute，所以一个AsyncTask任务如果取消了，那么onPostExecute将不会得到执行。
如果消息类型是执行进度(MESSAGE_POST_PROGRESS)将调用onProgressUpdate，这个方法默认是空方法，我们可以根据自己的需要重写。
总结
AsyncTask的主要逻辑就如上面所分析的，总结几个需要注意的地方：
- AsyncTask的类必须在UI线程加载（从4.1开始系统会帮我们自动完成）
- AsyncTask对象必须在UI线程创建
- execute方法必须在UI线程调用
- 不要手动调用onPreExecute()、doInBackground、onProgressUpdate方法
- 一个任务只能被调用一次（第二次调用会抛出异常）