在Android开发中, 涉及到比较耗时的操作时 , 我们常常会新开一个子线程来完成 . 比如AsyncTask , IntentService , HandlerThread . 这些本质上都是对线程的封装 .
应老大的任务 , 今天来写一篇AsyncTask的工作原理
1. 使用方法
最近一次使用AsyncTask也只是在大学的时候了 . 我们可以创建一个异步任务, 然后在回调方法中编写后台具体任务 , 返回值 , 任务预处理等方法. AsyncTask本质上内部封装了Handler , 所以可以在子线程中执行任务再发送给主线程更新UI. 同时AsyncTask内还包含了一个线程池。使用线程池的主要原因是避免不必要的创建及销毁线程的开销 .
AsyncTask task=new AsyncTask() {
@Override
protected Object doInBackground(Object[] objects) {
//执行耗时操作
return null;
}
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
}
@Override
protected void onPostExecute(Object o) {
super.onPostExecute(o);
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Object[] values) {
super.onProgressUpdate(values);
}
@Override
protected void onCancelled(Object o) {
super.onCancelled(o);
}
@Override
protected void onCancelled() {
super.onCancelled();
}
};
task.execute();
2. 源码
首先看AsyncTask的类的定义
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>
这是一个抽象的带泛型的类 , 泛型参数的意义是:
Params: doInBackground方法的参数类型；
Progress：AsyncTask所执行的后台任务的进度类型；
这个参数可以这个方法中找到
@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
@MainThread
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
}
Result：后台任务的返回结果类型。
在初始化AsyncTask时, 我们调用了空参的构造函数 , 代码如下
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
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);
}
}
};
}
在构造函数中实例化了三个变量:
mHandler : 如果为传入了非空looper, 则判断是否为mainLooper , 无论如何 ,最终得到的mHandler使用的looper均为mainLooper .
-
mWorker: 实例化了内部类WorkerRunnable , 该类实现了Callable接口 . 在接口方法call中做了初始化工作:
- 将mTaskInvoked置为true, 代表当前任务已调用过
- 设置进程优先级
- 获取doInBackground的返回值
- postResult 啥玩意啊. 先放着一会在看
mFuture : mFuture的初始化直接将mWorker穿了进去, 看来是必须瞅一眼构造方法了.
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
好嘛 , 原来mWorker就是给Future干活的 , 实现了FutureRunnable接口 , 我们可以方便的取消后台任务与获取任务的执行结果
总结一下构造方法: 首先确保了Handler的正常初始化 , 然后当mWorker中定义的call方法被执行时，doInBackground就会开始执行，我们定义的后台任务也就真正开始了。那么这个call方法什么时候会被调用呢？我们可以看到经过层层封装，实际上是mFuture对象封装了call方法，当mFuture对象被提交到AsyncTask包含的线程池执行时，call方法就会被调用，我们定义的后台任务也就开始执行了。那么mFuture设么时候提交到线程池的呢?
别忘了我们是主动发起异步任务的. 也就是execute()方法
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
这里添加了一个参数调用了executeOnExecutor方法 . 先跟进这个参数 :
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
最终调用了SerialExecutor的构造. 里面是空构造, 一会用到再谈.
回到刚才的构造方法 , 调用了executeOnExecutor方法:
@MainThread
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;
}
从以上代码的我们可以知道，当AsyncTask对象的当前状态为RUNNING或FINISHED时，调用execute方法会抛出异常，这意味着不能对正在执行任务的AsyncTask对象或是已经执行完任务的AsyncTask对象调用execute方法，也就是说 , 一个任务能且只能执行一次。
接着我们看到存在一个对onPreExecute方法的调用，这表示了在执行后台任务前确实会调用onPreExecute方法 , 用来预处理一些事情。
最后调用exec.execute(Future)方法. 根据参数表我们得知exec即为之前懒得分析的参数SerialExecutor. 接下来我们回到这个类看看
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);
}
}
}
在队列中入队一个Runnable 任务, 并且执行了任务的run()方法 . 根据上面的传参 , 我们可以推断出这里其实就是mFuture.run(). 而mFuture的run方法内部会调用mWorker的call方法，然后就会调用doInBackground方法，我们的后台任务也就开始执行了。
public void run() {
...
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
// 这里调用worker的doInBackGround方法 , 在构造的时候传来
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
if (ran)
set(result);
}
} finally {
// runner must be non-null until state is settled to
// prevent concurrent calls to run()
runner = null;
// state must be re-read after nulling runner to prevent
// leaked interrupts
int s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
}
那么我们提交到任务缓存队列中的任务什么时候会被执行呢？我们接着往下看。
首先我们看到SerialExecutor 第三行定义了一个Runnable变量mActive，它代表了当前正在执行的AsyncTask对象。之后会判断mActive是否为null，若为null，就调用scheduleNext方法。在scheduleNext方法中，若缓存队列非空，则调用THREAD_POOL_EXECUTOR.execute方法执行从缓存队列中取出的任务，这时我们的后台任务便开始你真正执行了。
通过以上的分析，我们可以知道SerialExecutor所完成的工作主要是把任务加到任务缓存队列中，而真正执行任务的是THREAD_POOL_EXECUTOR。我们来看下THREAD_POOL_EXECUTOR是什么：
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;
}
其实他是一个线程池的对象. 以此可以跟进传入的参数分别为:
CORE_POOL_SIZE: CPU数加一；
MAXIMUM_POOL_SIZE: CPU数的二倍加一
KEEP_ALIVE_SECONDS:
sPoolWorkQueue: 任务缓存队列为LinkedBlockingQueue(128) .
整个消息循环的过程已分析完毕 , 最后我们回过头来看看一开始就提到的postResult 方法.
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
在以上源码中，先调用了getHandler方法获取AsyncTask对象内部包含的sHandler，然后通过它发送了一个MESSAGE_POST_RESULT消息。我们来看看sHandler的相关代码：
private static Handler getMainHandler() {
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
}
return sHandler;
}
}
private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@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;
}
}
}
接收到事件MESSAGE_POST_RESULT时 , 会调用finish方法，finish方法的源码如下：
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
通过调用isCancelled方法判断AsyncTask任务是否被取消，若取消了则调用onCancelled方法，否则调用onPostExecute方法；接下来把mStatus设为FINISHED，表示当前AsyncTask对象已经执行完毕。
经过了以上的分析，我们知道了它默认使用串行方式执行任务。那么如何让它以并行的方式执行任务呢？ 阅读了以上的代码后，我们不难得到结论，只需调用executeOnExecutor方法，并传入THREAD_POOL_EXECUTOR作为其线程池即可。因为任务的启动是以executeOnExecutor()开始的 , 默认会维护一个队列 , 任务执行完毕后调用poll方法出队一个任务 , 再丢进线程池执行 ; 而直接传入THREAD_POOL_EXECUTOR后 , 任务直接丢到线程池中 .
因为涉及到了Handler , 我们也不难发现AsyncTask的几个局限性:
- AsyncTask对象必须在主线程中创建
- AsyncTask对象的execute方法必须在主线程中调用
- 一个AsyncTask对象只能调用一次execute方法
