AsyncTask的工作原理（源码剖析）
AsyncTask是一种轻量级的异步任务类。它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新UI。在使用AsyncTask时，AsyncTask类必须在主线程中加载，至于为什么，在下面通过源码讲解了AsyncTask的工作原理后你就会明白了。
为了分析AsyncTask的工作原理，首先我们从它的execute方法开始，execute方法中又调用了executeOnExecutor方法，它们的实现如下所示：
//AsyncTask.java
//execute
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
//executeOnExecutor
@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;
}
在上面的代码中，sDefaultExecutor实际上是一个串行的线程池，一个进程中所有的AsyncTask全部在这个串行的线程池中排队执行，这个排队执行的过程后面会再进行分析。在executeOnExecutor方法中，AsyncTask的onPreExecute()方法最先执行，然后线程池（exec，即通过execute方法传递过来的sDefaultExecutor）开始执行。下面分析线程池的执行过程，如下所示：
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);
}
}
}
从SerialExecutor的实现可以分析AsyncTask的排队执行过程。首先系统会把AsyncTask的Params参数封装成FutureTask对象（即通过executeOnExecutor传递进来的mFuture对象），FutureTask是一个并发类，在这里它充当了Runnable的作用。接着这个FutureTask会交给SerialExecutor的execute方法处理，SerialExecutor的execute方法首先会把FutureTask对象插入到任务队列mTasks中，如果这个时候没有正在活动的AsyncTask任务，那么就调用SerialExecutor 的scheduleNext方法执行下一个AsyncTask任务。同时当一个AsyncTask任务执行完后，AsyncTask会继续执行其他任务直到所有的任务都被执行为止，从这一点可以看出，在默认情况下，AsyncTask是串行执行的。
AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POLL_EXECUTOR）和一个Handler（InternalHandler），其中线程池SerialExecutor用于任务的排队，而线程池THREAD_POLL_EXECUTOR用于真正的执行任务，InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程。关于线程池的概念可以在Android的线程和线程池中进行了解。在AsyncTask的构造方法中有如下一段代码，由于FutureTask的run方法会调用mWorker的call方法，因此mWorker的call方法最终会在线程池中执行。
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;
}
};
在mWorker的call方法中，首先将mTaskInvoked设为true，表示当前任务已经被调用了，然后执行AsyncTask的doInBackground方法，接着将其返回值传递给postResult方法，它的实现如下所示：
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
在上面的代码中，postResult方法会通过sHandler发送发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息，这个sHandler的定义如下：
private static InternalHandler sHandler;
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;
}
}
}
可以看到，sHandler是一个静态的Handler对象，为了能够执行将执行环境切换到主线程，这就要求sHandler这个对象必须在主线程中创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，因此这也就变相要求AsyncTask的类必须在主线程中加载，否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。sHandler收到MESSAGE_POST_RESULT这个消息后会调用AsyncTask的finish方法，如下所示：
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
AsyncTask的finish方法的逻辑比较简单，如果AsyncTask被取消执行了，那么就调用onCancelled方法，否则就会调用onPostExecute方法，可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法，到这里AsyncTask的整个工作过程就分析完毕了。
下面通过一个简单的例子来验证AsyncTask到底是串行执行还是并行执行的：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Button button = findViewById(R.id.btn_start_task);
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#1").execute("");
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#2").execute("");
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#3").execute("");
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#4").execute("");
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#5").execute("");
}
});
}
private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
private String mName = "MyAsyncTask";
public MyAsyncTask(String mName) {
super();
this.mName = mName;
}
@Override
protected String doInBackground(String... strings) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return mName;
}
@Override
protected void onPostExecute(String result) {
super.onPostExecute(result);
SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.getDefault());
Log.d("MyAsyncTask", result + "execute finish at " + df.format(new Date()));
}
}
}
运行结果：
由此可以看出其默认是串行执行的。
如果想要其并行执行任务，可以调用executeOnExecutor()方法：
Button button = findViewById(R.id.btn_start_task);
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#1").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, "");
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#2").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, "");
new MyAsyncTask("MyAsyncTask#3").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, "");
}
});
运行结果：
这样就可以并行运行任务了。
