源码探索系列2---深入解析AsyncTask

在解析前,我们先来看下一般我们使用的情况是怎样的
下面写了一个简单的demo,用来做个简单的任务,从1数到100,同时调用publishProgress(i);来更新下进度。
我想用过的人自己直接阅读下面代码没有任何问题。

class MyDemoAsyncTask extends AsyncTask<Integer, Integer, String> {

        private TextView textView;
        private ProgressBar progressBar;

        public MyDemoAsyncTask(TextView textView, ProgressBar progressBar) {
            super();
            this.textView = textView;
            this.progressBar = progressBar;
        }

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            textView.setText("开始执行异步线程");
        }

        @Override
        protected String doInBackground(Integer... params) {
            for (int i = 1; i <= 100; i += 1) {
                publishProgress(i);         
               try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return "resultString";
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
            progressBar.setProgress(values[0]);
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(String result) {
            textView.setText("异步操作执行结束" + result);
        }
    }

问题

好了,这样一个demo,有几点需要解决的问题。

  1. 为何他只能执行一次,再调用execute()就会出错

  2. doInBackground()是怎么做到在后台执行的

  3. 为何 onPreExecute(),onProgressUpdate()和onPostExecute()能运行在主线程

  4. 为何Task的实例必须在UI thread中创建,execute方法必须在UI thread中调用;

  5. 为何不能手动的调用onPreExecute(),onPostExecute(),doInBackground(),,onProgressUpdate()这几个方法;

带着这么几个问题,我们开始深入的看下AsyncTask的源代码。

起源

让我们根据线索,先看下execute()方法吧。

@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) {
           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;
}
  1. 看到这里,我们似乎得到了第一个问题的答案,为何只能执行一次,因为AsyncTask会对自己的状态做一些标记,如果已经是RUNNING或者FINISHED状态,那么就会抛出异常,那么为何需要状态呢?这个需要我们继续探索

  2. 在调用了Exccute()后,我们看到他顺势也调用了onPreExecute();,这个运行在主线程也好理解了。

  3. 我们还看到,他使用本地的sDefaultExecutor执行器来执行了一个mFuture,我们来看下这个sDefaultExecutor,因为我们都听说AsyncTask底层是一个线程池,那到底是怎样的呢?

     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 {
                         r.run();
                     } finally {
                         scheduleNext();
                     }
                 }
             });
             if (mActive == null) {
                 scheduleNext();
             }
         }
     
        protected synchronized void scheduleNext() {
             if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
                 THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
             }
         }
     }
         
     private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
     private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
     private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
     private static final int KEEP_ALIVE = 1;
     
     public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
                 = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                         TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
    

    通过代码我们看到,这个sDefaultExecutor是最终用了一个静态的内部类SerialExecutor,这个人如其名,是个线性执行的,一次只执行一个。
    而且每次只运行一个异步任务
    而且每次只运行一个异步任务
    而且每次只运行一个异步任务
    当然了你也可以根据自己的需要,指定自己的线程池
    为了加深你对这个的理解,我写了个简单的demo,我们生成10个task,然后执行,看打印的时间是怎样的

     for (int i = 0; i < 10; i++) {
         new MySerialAsyncTask().execute(i);
      } 
    
     class MySerialAsyncTask extends AsyncTask<Integer, Integer, String> {    
         @Override
         protected String doInBackground(Integer... params) {
             Log.e(TAG, " task " + params[0] + " isRuning");
             try {
                 Thread.sleep(3000);
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             return "" + params[0];
         }
    
         @Override
         protected void onPostExecute(String result) {
             Log.e(TAG, " task " + result + " finish");
         }
     }
    

打印结果

    12-09 03:09:30.760 23235-23267/org.test.demo E/LoginActivty:  task 0 isRuning
    12-09 03:09:33.780 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 0 finish
    12-09 03:09:33.780 23235-23307/org.test.demo E/LoginActivty:  task 1 isRuning
    12-09 03:09:36.784 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 1 finish
    12-09 03:09:36.784 23235-23348/org.test.demo E/LoginActivty:  task 2 isRuning
    12-09 03:09:39.792 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 2 finish
    12-09 03:09:39.808 23235-23395/org.test.demo E/LoginActivty:  task 3 isRuning
    12-09 03:09:42.812 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 3 finish
    12-09 03:09:42.812 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 4 isRuning
    12-09 03:09:45.812 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 5 isRuning
    12-09 03:09:45.812 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 4 finish
    12-09 03:09:48.816 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 6 isRuning
    12-09 03:09:48.816 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 5 finish
    12-09 03:09:51.820 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 7 isRuning
    12-09 03:09:51.820 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 6 finish
    12-09 03:09:54.820 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 8 isRuning
    12-09 03:09:54.820 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 7 finish
    12-09 03:09:57.824 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 9 isRuning
    12-09 03:09:57.824 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 8 finish
    12-09 03:10:00.824 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 9 finish

我们看到,严格的没三秒后才执行下一个任务
当然,我们完全可以并发执行,用AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR
根据参数的值,我们可知道是四种常见的线程池之一的延迟连接池(newScheduledThreadPool),
我们直接用asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, task);
就可以多任务并发执行了。当然你也可以自定义一个。
之所以这样,是谷歌基于性能的考虑,所以在3.0版本的时候,就改成这个默认的串行。
另外当如果我们开太多进程并发的去处理网络请求,挤在一起,那么很容易会把网速都霸占完,结果每个进程分到的网速就那么点, 导致延迟超时问题。

好了,跳了这么远,我们继续回到主线任务上去
主线

  exec.execute(mFuture);

我们回到上面看到execute(),最后调用了这句,去执行一个mFuture的东东,这个mFuture里面很可能就是执行我们业务内容的地方。让我们去看望下它

public AsyncTask() {
        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);
            }
        };

        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);
                }
            }
        };
}
    
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
        Params[] mParams;
    }

在我们的构造器里面,我们看到了我们的变量mFuture,它包着我们的worker,这个worker背后是实现了Callback接口,
而worker里面有一个关键的的一句Result result = doInBackground(mParams);,在这个worker里面执行了我们的doInBackground方法。然后执行的结果Result通过PostResult()做了分发。
对于RunnableCallbackFutureTaskFuture 这几个凑在一起,有时候还真忘了他们是什么关系。

如果你不是清楚,那么记得这么个结论,我们的Executor会调用FutureTask里面的run()方法,因为FutureTask内部是实现了接口RunnableFuture的Run()方法的,在这个run()方法里面,会调用这个worker的call()方法。
当这个worker工作完了时候,结果就被保存起来了,这时候FutureTaskdone()方法会被调用,这时候我们可以通过get() 方法得到结果啦。(呵呵,好想把代码贴出来,所谓有代码有真像的)

所以看到上面的done()里面这句postResultIfNotInvoked(get());,就是用来获取我们的worker的运算结果的。

但最少,看到这里我们的第二个问题,doInBackground是怎么做到在后台执行的就知道了,他在call()里面执行的。然后结果用Handler来post出去的。

另外这个解决了我们的第一个问题,为何他只能执行一次,再调用execute()就会出错。
因为我们的mFuture只会被执行一次,再执行是没有效果的,如果我没记错的话 -_-

private Result postResult(Result result) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
        message.sendToTarget();
        return result;
    }
    
 private static class AsyncTaskResult<Data> {
        final AsyncTask mTask;
        final Data[] mData;

        AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {
            mTask = task;
            mData = data;
        }
    }

再来看下我们的getHandler();

private static Handler getHandler() {
        synchronized (AsyncTask.class) {
            if (sHandler == null) {
                sHandler = new InternalHandler();
            }
            return sHandler;
        }
    }

我们的getHandler()返回了一个内部静态Handler类,还记得上一篇文章说为何要写成静态内部类吗?
通过这段代码,我们了解到,由于 Handler 需要和主线程交互,而 Handler 作为静态内部类(静态成员在加载类的时候初始化)内置于 AsyncTask 中的,所以,AsyncTask 的创建必须在主线程。这样我们的第四个问题就解决了

private static class InternalHandler extends Handler {

        public InternalHandler() {
            super(Looper.getMainLooper());
             //使用的是一个主线程的looper,这样就把消息切换到了主线程去了
        }

        @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;
            }
        }
    }

看到这个Handler的内部构造,我们看到一个MESSAGE_POST_PROGRESS消息下调用onProgressUpdate(),在看下我们的publishProgress()方法,确实发的就是这个消息

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

这样我们的第三个问题,为何publishProgress() 可以更主线程UI就知道了。

继续回到我们的主任务
在这个结果,我们看到了他最后调用了resultmTask里面的finish方法。我们看下具体的内容是什么

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

在这里我们看到如果是被取消了,就调用onCancelled(),没取消就对onPostExecute(result);的调用,这样基本的流程我们就跑完了。从execute()onPostExecute()


后记

到这里我们就基本把AsyncTask的主要部分代码看完了,在实现上使用到了FutureTask,Callback这两个平时比较少用的类,温习了下,对他的使用以后就可以更有把握啦。

看完觉得好和不好,欢迎评论下,知道改进,谢谢。

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