android AsyncTask原理
2017-06-05 本文已影响230人
草丛伦
android系统对于UI线程的刷新维持在16ms左右，如果在主线程进行一些操作，我们需要限制时间，以保证用户不会在操作过程中觉得卡顿，那么一些耗时操作最好不要在主线程中进行，如果强行操作可能存在各种问题，所以需要我们去在子线程中去实现耗时操作，然后去通知主线程去更新UI，之前一篇文章写过 ，可以创建线程，或者创建线程池来实现这方面的功能。
在jdk1.5的时候，推出了一个AsyncTask的类，这个类有效的帮助我们实现上面要求的功能，他比较适用于一些耗时比较短的任务，内部封装了线程池，实现原理是FutureTask+Callable +SerialExecutor （线程池）。
先说整个流程，在AsyncTask的构造方法中 ，会创建Future对象跟Callable对象，然后在execute方法中会执行onPreExecute()方法跟doInBackground方法，而doInbackground 的结果，会被封装成一个Message，再通过handler来进行线程间通信，通过这个message.what来识别 是否需要调用onProgressUpdate，或是finish方法 。finish方法里面会调用onPostExecute方法 。
另外我们可以通过publishProgress()方法来主动调用onProgressUpdate()方法，内部也是通过这个方法，来发出一个这样的message去调用onProgressUpdate的。
上代码：
class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {
//第一个参数Params ：外界传进来，任务所需的参数 是doInBackground的参数
//第二个参数Progress： onProgressUpdate的参数，一般用于展示任务进度
//第三个参数Result ：当doInBackground执行完 返回的参数 ，是onPostExecute的参数
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
//可以在这里进行 执行任务之前的准备
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
//可以在这个方法中进行进度的展示 这个方法是在UI线程的
}
@Override
protected Boolean doInBackground(Void... params) {
//在这里执行任务 是在子线程中执行
return null;
}
@Override
protected void onPostExecute(Boolean aBoolean) {
super.onPostExecute(aBoolean);
//当任务执行完毕后 调用这个方法 可以在这里进行UI的更新 这个方法也是在UI线程的
}
}
用的时候很简单，在上述一些方法中去写需求，然后直接调用：
new MyAsyncTask().execute();//最好弱引用+静态内部类哦 不然有可能内存泄漏的
现在开始分析源码（基于android7.0），首先看AsyncTask的构造函数：
/**
* Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
* 创建一个异步任务 构造函数必定执行在ui线程
*/
public AsyncTask() {
//创建一个Callable对象
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);
}
};
//创建一个FuntureTask对象 并且把上面的Callable对象当做参数传进去
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);
}
}
};
}
执行execute方法：
//执行execute代码：
//This method must be invoked on the UI thread.
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);//简单调用这个方法
}
//观察这个方法的第一个参数，是个常量
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;//静态的 属于类
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
//有个关键点需要注意的是 所有的AsyncTask 都共用一个SerialExecutor
再看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;//状态变更为正在执行
onPreExecute(); //观察到 onPreExecute方法首先被执行 并且在UI线程中执行
mWorker.mParams = params;
//这个exec 就是SerialExecutor
exec.execute(mFuture);//通过这个线程池 去执行这个futureTask
return this;
}
再看这个execute 会如何调用
private static class SerialExecutor implements Executor {
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>(); //维持一个ArrayDeque，将所有的任务 放置在里面
Runnable mActive;//当前任务
//这个Runnable对象 即初始化时候创建的mFuture对象
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//这个offer方法，即把当前的任务 加入到上面的队列尾部
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
//子线程中进行
try {
r.run();//这个方法会执行mFuture里面的mWorker
//这里会执行call方法里面的 doInBackground方法
} finally {
scheduleNext();
}
}
});
//这里开始执行 第一次必定为null 随后执行scheduleNext方法
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//他会从队列当中 再次拿一个任务 赋给mActive，进行执行
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
//通过这个ThreadPoolExecute去执行这个任务 就这样 一个一个拿出来执行
//从形式上来说 可以认为是单线程池执行任务，以此解决并发的问题
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
以上，我们就重新执行到了mWorker里面的call方法了，可以看出 ，这个call方法是在子线程中执行的，我们再看postResult方法：
private Result postResult(Result result) {
//将这个result 拼成一个Message对象 ，通过handler发送出去
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();//发送message 执行任务
return result;
}
//获取handler
private static Handler getHandler() {
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler();
}
return sHandler;
}
}
//就一个普通的静态内部类 继承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://执行这块分支
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS: //这里 需要调用publishProgress（） 就会发送这种message
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
最后看这个finish方法：
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {//如果为true 表示要取消任务
onCancelled(result);
} else {//否则执行这块分支
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
之后再看一下如何执行到handler里面的MESSAGE_POST_PROGRESS分支好了：
@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
//这样 就会进入MESSAGE_POST_PROGRESS分支，执行onProgressUpdate方法了。
}
}
整个流程已经顺利走通了，最后我们再看一下，如何取消当前正在执行的任务。
execute.cancel(true);//单纯这么调用下就可以了
//当前参数意味着 是否允许任务执行完毕 ，如果false 则是允许执行完毕，否则直接中断
//看源码注释 知道中断任务可能会失败 因为任务可能已经执行完毕了
public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
mCancelled.set(true);//设置为true，会将里面的一个变量value设置为1
return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);//中断future里面的callable的执行
}
//设置value成1之后 上面的finish方法 就会进入onCancelled()分支 ，这里面什么都没有操作
总结：
在整个应用程序中的所有AsyncTask实例都会共用同一个SerialExecutor，他是用一个ArrayDueue来管理所有的Runnable的，那么所有的任务 就会都在一个队列当中了，他在execute方法中，会通过scheduleNext，一个一个的从队列中取出头部任务，进行执行，而后面添加的任务，都是放在队列的尾部。
总体来看 ，这个SerialExecutor ，功能上讲属于单一线程池，如果我们快速地启动了很多任务，同一时刻只会有一个线程正在执行，其余的均处于等待状态。
在4.0以前的版本 ，是直接使用ThreadPoolExecutor的，核心线程数为5，总线程数为128的线程池。
现在的AsyncTask已经可以自定义线程池，来进行相应的操作了，灵活性比较高。
总而言之，AsyncTask也是使用的异步消息处理机制，只是做了非常好的封装而已。
