AsyncTask源码分析

Android中UI的更新主要在主线程中,而耗时操作一般在子线程中进行;我们可以通过handler发送消息的方式处理异步,或是使用Android提供的AsyncTask(还有volley、retrofit等,暂不多说了)。本文主要是从AsyncTask的源码角度去分析其工作原理,来更好地理解android的多线程编程。
AsyncTask是一个抽象的泛型类(泛型指类型不确定),他主要有3个泛型参数,分别是Params、Progress和Result,其中Params为参数类型,Progress为后台任务执行进度的类型,Result为返回结果的类型。如果不需要某个参数,可以将其设置为Void类型。
1、AsyncTask的使用,先自定义一个类继承AsyncTask,然后创建实例调用execute()执行异步;

    myTask.execute();//execute()启动异步,当AsyncTask的参数类型为Void时,参数可以不填
    myTask.cancel(true);  
    ...
    // 为true时,如果线程执行则会被中断,false时则执行完成;但实际上为true时线程只是调用Interrupt(),
    // 在这种情况下并没有中断线程,需要在doInBackground中手动调用if(isCancelled()) return null;
    
  Class MyTask extends AsyncTask<Void,Integer,String >{

    String s1,s2;

    MyTask(String s1, String s2) {
        this.s1 = s1;
        this.s2 = s2;
    }

    /**
     * 在主线程中进行,做一些异步之前的准备
     */
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
        textView.setText("加载中...");
    }

    /**
     * 在线程池中进行,用来执行耗时操作,返回的类型就是Result的类型
     * @param voids 需要传入的参数,此时为Void类型,不需要
     * @return
     */
    @Override
    protected String doInBackground(Void... voids) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (isCancelled()){
                     return null;
                }
            }
        }).start();
        return s1+s2;
    }

    /**
     *  在主线程中
     * @param s 该参数为doInBackground中返回的result
     */
    @Override
    protected void onPostExecute(String s) {
        super.onPostExecute(s);
        textView.setText(s);
    }

    /**
     *在主线程中,一般用于更新进度条
     * @param values 后台任务执行的进度,可以具体打印查看
     */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
    }

    /**
     *主线程中,在execute()执行异步之后,调用cancel()取消任务,AsyncTask会回调到onCancelled中,同时会跳过onPostExecute()
     * @param s
     */
    @Override
    protected void onCancelled(String s) {
        super.onCancelled(s);
    }

    /**
     * 同上,只是没有result参数
     */
    @Override
    protected void onCancelled() {
        super.onCancelled();
    }
}

2、以android8.0的AysncTask为例,先看AysncTask的构造函数

 public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
    //用户异步任务的消息发送,如果当前looper为空或是默认的looper时调用getMainHandler方法
    mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
        ? getMainHandler()
        : new Handler(callbackLooper);
    //WorkerRunnable实现了Callable接口
    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);//处理任务返回结果
                Binder.flushPendingCommands();
            } catch (Throwable tr) {
                mCancelled.set(true);//出现异常,则中断取消
                throw tr;
            } finally {
                postResult(result);//将结果投递出去
            }
            return result;
        }
    };
    //FutureTask是一个可管理的异步任务,它实现了Runnable和Future两个接口,提供给Executor执行
    //也可以调用线程直接执行(FutureTask.run())
    //因此它可以包装Runnable和Future给Executor执行;而WorkRunnable作为参数传递给了FutureTask
    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);
            }
        }
    };
}

之后开始执行AysncTask,并调用execute方法,

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

execute方法中又调用了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();//首先调用onPreExecute()

    mWorker.mParams = params;//mWorker是之前创建的WorkRunnable,此处用于修改mWorker的mParams
    exec.execute(mFuture);
    //参数exec为上面传递的sDefaultExecutor,调用execute()传入FutureTask
    return this;
}

executeOnExecutor()中传入的sDefaultExecutor是一个串行的线程池,

private static class SerialExecutor implements Executor {
    final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
    Runnable mActive;
    //execute()方法的参数是FutureTask
    public synchronized void execute(final Runnable r) {
        mTasks.offer(new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    r.run();//FutureTask.run()
                } finally {
                    //任务执行完时
                    scheduleNext();
                }
            }
        });
        //当前活动没有任务时
        if (mActive == null) {
            scheduleNext();
        }
    }

    protected synchronized void scheduleNext() {
        if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
            THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
        }
    }
}

FutureTask.run()最终会调用WorkRunnable的call()方法,而call方法最后通过postResult()方法将结果抛出

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

在postResult()中创建Message,将结果赋值给这个Message,通过getHandler得到mHandler,并通过mHandler发送消息

private static InternalHandler sHandler;
private final Handler mHandler;
//...
//在WorkRunnable中mHandler初始化时,条件成立时,调用getMainHandler()去创建handler
private static Handler getMainHandler() {
    synchronized (AsyncTask.class) {
        if (sHandler == null) {
            sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
        }
        return sHandler;
    }
}
//...
//在getMainHandler中创建handler时调用的自定义的handler,
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;
        }
    }
}

在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息后,会调用finish(),如果AsyncTask任务被取消时,则会执行onCancelled(),反之则调用onPostExecute(),通过调用onPostExecute()才能得到异步执行的结果

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

最后回过来分析SerialExecutor,SerialExecutor主要用来处理排队,将任务串行处理,在SerialExecutor中调用scheduleNext()时,将任务提交给THREAD_POOL_EXECUTOR,其实就是threadPoolExecutor,核心线程数是通过CPU的核数计算来的,他的阻塞队列是LinkedBlockQueue,容量为128

// We want at least 2 threads and at most 4 threads in the core pool,
// preferring to have 1 less than the CPU count to avoid saturating
// the CPU with background work
private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;

private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
    private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

    public Thread newThread(Runnable r) {
        return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
    }
};

private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

/**
 * 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;
}
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