Android 源码分析—带你认识不一样的 AsyncTask

前言
什么是 AsyncTask，相信搞过 android 开发的朋友们都不陌生。AsyncTask 内部封装了 Thread 和 Handler，可以让我们在后台进行计算并且把计算的结果及时更新到 UI 上，而这些正是Thread+Handler 所做的事情，没错，AsyncTask 的作用就是简化 Thread+Handler，让我们能够通过更少的代码来完成一样的功能，这里，我要说明的是：AsyncTask 只是简化Thread+Handler而不是替代，实际上它也替代不了。同时，AsyncTask 从最开始到现在已经经过了几次代码修改，任务的执行逻辑慢慢地发生了改变，并不是大家所想象的那样：AsyncTask 是完全并行执行的就像多个线程一样，其实不是的，所以用 AsyncTask 的时候还是要注意，下面会一一说明。另外本文主要是分析 AsyncTask 的源代码以及使用时候的一些注意事项，如果你还不熟悉 AsyncTask，请先阅读 android 之 AsyncTask 来了解其基本用法。

这里先给出 AsyncTask 的一个例子：

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> { 
    protected Long doInBackground(URL... urls) {
    int count = urls.length; long totalSize = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
      totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]); publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
      // Escape early if cancel() is called if (isCancelled()) break;
    }
      return totalSize;
}

protected void onProgressUpdate(Integer... progress) { setProgressPercent(progress[0]);

}

protected void onPostExecute(Long result) { showDialog("Downloaded " + result + " bytes");

}

使用 AsyncTask 的规则
AsyncTask 的类必须在 UI 线程加载（从 4.1 开始系统会帮我们自动完成）
AsyncTask 对象必须在 UI 线程创建
execute 方法必须在 UI 线程调用
不 要 在 你 的 程 序 中 去 直 接 调 用 onPreExecute(), onPostExecute, doInBackground,
onProgressUpdate 方法
一个 AsyncTask 对象只能执行一次，即只能调用一次 execute 方法，否则会报运行时异常
AsyncTask 不是被设计为处理耗时操作的，耗时上限为几秒钟，如果要做长耗时操作，强烈建议你使用 Executor，ThreadPoolExecutor 以及 FutureTask
在 1.6 之前，AsyncTask 是串行执行任务的，1.6 的时候 AsyncTask 开始采用线程池里处理并行任务，但是从 3.0 开始，为了避免 AsyncTask 所带来的并发错误，AsyncTask 又采用一个线程来串行执行任务
AsyncTask 到底是串行还是并行？
给大家做一下实验，请看如下实验代码：代码很简单，就是点击按钮的时候同时执行 5 个
AsyncTask，每个 AsyncTask 休眠 3s，同时把每个 AsyncTask 执行结束的时间打印出来，这样我们就能观察出到底是串行执行还是并行执行。

@Override
public void onClick(View v) { 
      if (v == mButton) {
         new  MyAsyncTask("AsyncTask#1").execute(""); new  MyAsyncTask("AsyncTask#2").execute(""); new            
         MyAsyncTask("AsyncTask#3").execute(""); new  MyAsyncTask("AsyncTask#4").execute(""); new      
         MyAsyncTask("AsyncTask#5").execute("");
      }
}

private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> { 
            private String mName = "AsyncTask";
            public MyAsyncTask(String name) { 
                      super();
                      mName = name;
}
@Override
protected String doInBackground(String... params) { 
              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"); Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));
}
}

我找了 2 个手机，系统分别是 4.1.1 和 2.3.3，按照我前面的描述，AsyncTask 在 4.1.1 应该是串行的，在 2.3.3 应该是并行的，到底是不是这样呢？请看 Log
Android 4.1.1 上执行：从下面 Log 可以看出，5 个 AsyncTask 共耗时 15s 且时间间隔为 3s， 很显然是串行执行的

image.png

Android 2.3.3 上执行：从下面 Log 可以看出，5 个 AsyncTask 的结束时间是一样的，很显然是并行执行

image.png

结论：从上面的两个 Log 可以看出，我前面的描述是完全正确的。下面请看源码，让我们去了解下其中的原理。
源码分析

/*
* Copyright (C) 2008 The Android Open Source  Project
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the  "License");
* you  may  not  use  this  file  except  in  compliance  with  the  License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* [http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0](http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0)
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing,  software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS"  BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or  implied.
* See the License for the specific language governing permissions  and
* limitations under the License.
*/
package android.os;
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.CancellationException; import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException; import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> { 
private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
//获取当前的 cpu 核心数
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//线程池核心容量
private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
//线程池最大容量
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
//过剩的空闲线程的存活时间private static final int KEEP_ALIVE = 1;
//ThreadFactory 线程工厂，通过工厂方法 newThread 来获取新线程
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
//原子整数，可以在超高并发下正常工作
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
}
};
//静态阻塞式队列，用来存放待执行的任务，初始容量：128 个
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
/**
* 静态并发线程池，可以用来并行执行任务，尽管从 3.0 开始，AsyncTask  默认是串行执行任务
* 但是我们仍然能构造出并行的 AsyncTask
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE,
KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
/**
* 静态串行任务执行器，其内部实现了串行控制，
* 循环的取出一个个任务交给上述的并发线程池去执行
*/
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
 //消息类型：发送结果
private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
//消息类型：更新进度
private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;
/**静态 Handler，用来发送上述两种通知，采用 UI 线程的 Looper 来处理消息
* 这就是为什么 AsyncTask  必须在 UI 线程调用，因为子线程
* 默认没有 Looper 无法创建下面的 Handler，程序会直接 Crash
*/
private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();
//默认任务执行器，被赋值为串行任务执行器，就是它，AsyncTask 变成串行的了
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
//如下两个变量我们先不要深究，不影响我们对整体逻辑的理解private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
private final FutureTask<Result> mFuture;
//任务的状态 默认为挂起，即等待执行，其类型标识为易变的（volatile）
private volatile Status mStatus = Status.PENDING;
//原子布尔型，支持高并发访问，标识任务是否被取消private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean();
//原子布尔型，支持高并发访问，标识任务是否被执行过private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();
/*串行执行器的实现，我们要好好看看，它是怎么把并行转为串行的
*目前我们需要知道，asyncTask.execute(Params ...)实际上会调用
*SerialExecutor 的 execute 方法，这一点后面再说明。也就是说：当你的 asyncTask 执行的时候，
*首先你的 task 会被加入到任务队列，然后排队，一个个执行
*/
private static class SerialExecutor implements Executor {
//线性双向队列，用来存储所有的 AsyncTask 任务
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
//当前正在执行的 AsyncTask 任务
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//将新的 AsyncTask 任务加入到双向队列中
mTasks.offer(new Runnable() { public void run() {
try {
未执行任务的话
//执行 AsyncTask 任务
r.run();
} finally {
//当前 AsyncTask  任务执行完毕后，进行下一轮执行，如果还有
//这一点很明显体现了 AsyncTask  是串行执行任务的，总是一个
任务执行完毕才会执行下一个任务
scheduleNext();
}
}
});
//如果当前没有任务在执行，直接进入执行逻辑 if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//从任务队列中取出队列头部的任务，如果有就交给并发线程池去执行 if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
/**
* 任务的三种状态
*/
public enum Status {
/**
* 任务等待执行
*/
PENDING,
/**
* 任务正在执行
*/ 
RUNNING,
/**
* 任务已经执行结束
*/ 
FINISHED,
}

/** 隐藏 API：在 UI 线程中调用，用来初始化 Handler */ 
public static void init() {
sHandler.getLooper();
}

/** 隐藏 API：为 AsyncTask 设置默认执行器 */ 
public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {
 sDefaultExecutor = exec;
}
/**
* Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
*/
public AsyncTask() {
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
return postResult(doInBackground(mParams));
}
};
mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) { 
@Override
protected void done() {
 try {
postResultIfNotInvoked(get());
} catch (InterruptedException e) {
doInBackground()",
android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException("An error occured while executing
e.getCause());
} catch (CancellationException e) { postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}
private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get(); if (!wasTaskInvoked) {
postResult(result);
}
}
//doInBackground 执行完毕，发送消息
private Result postResult(Result result) { 
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget(); return result;
}
/**
* 返回任务的状态
*/
public final Status getStatus() { return mStatus;
}
/**
* 这个方法是我们必须要重写的，用来做后台计算
* 所在线程：后台线程
*/
protected abstract Result doInBackground(Params... params);
/**
* 在 doInBackground 之前调用，用来做初始化工作
* 所在线程：UI 线程
*/
protected void onPreExecute() {
}
/**
* 在 doInBackground 之后调用，用来接受后台计算结果更新 UI
* 所在线程：UI 线程
*/
protected void onPostExecute(Result result) {
}
/**
* Runs on the UI thread after {@link #publishProgress} is invoked.
/**
* 在 publishProgress 之后调用，用来更新计算进度
* 所在线程：UI 线程
*/
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {

}

/**
* cancel 被调用并且 doInBackground 执行结束，会调用 onCancelled，表示任务被取消
* [图片上传失败...(image-5e23c4-1631493804507)] 这个时候 onPostExecute 不会再被调用，二者是互斥的，分别表示任务取消和任务执行完成
* 所在线程：UI 线程
*/ 
@SuppressWarnings({"UnusedParameters"})
 protected void onCancelled(Result result) {
onCancelled();
}
protected void onCancelled() {
}
public final boolean isCancelled() { 
return mCancelled.get();
}
public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
 mCancelled.set(true);
return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
}
public final Result get() throws InterruptedException, ExecutionException { 
return mFuture.get();
}
public final Result get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
return mFuture.get(timeout, unit);
}
/**
* 这个方法如何执行和系统版本有关，在 AsyncTask  的使用规则里已经说明，如果你真的想使用并行 AsyncTask，
* 也是可以的，只要稍作修改
* 必须在 UI 线程调用此方法
*/
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
//串行执行
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
//如果我们想并行执行，这样改就行了，当然这个方法我们没法改
//return executeOnExecutor(THREAD_POOL_EXECUTOR, params);
}
/**
* 通过这个方法我们可以自定义 AsyncTask  的执行方式，串行 or 并行，甚至可以采用自己的 Executor
* 为了实现并行，我们可以在外部这么用 AsyncTask：
* asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Params...  params);
* 必须在 UI 线程调用此方法
*/
pblic 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;
//这里#onPreExecute 会最先执行
onPreExecute();
mWorker.mParams = params;
//然后后台计算#doInBackground 才真正开始
exec.execute(mFuture);
//接着会有#onProgressUpdate 被调用，最后是#onPostExecute
return this;
}
/**
* 这是 AsyncTask  提供的一个静态方法，方便我们直接执行一个 runnable
*/
public static void execute(Runnable runnable) { 
sDefaultExecutor.execute(runnable);
}
/**
* 打印后台计算进度，onProgressUpdate 会被调用
*/
protected final void publishProgress(Progress... values) { 
if (!isCancelled()) {
sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}
//任务结束的时候会进行判断，如果任务没有被取消，则 onPostExecute 会被调用
private void finish(Result result) { if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus =  Status.FINISHED;
}
//AsyncTask 内部 Handler，用来发送后台计算进度更新消息和计算完成消息private static class InternalHandler extends Handler {
@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;
}
}
}
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> { 
Params[] mParams;
}

@SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"}) 
private static class AsyncTaskResult<Data> {
final AsyncTask mTask; final Data[] mData;
AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) { 
mTask = task;
mData = data;
}
}
}

让你的 AsyncTask 在 3.0 以上的系统中并行起来

通过上面的源码分析，我已经给出了在 3.0 以上系统中让 AsyncTask 并行执行的方法，现在， 让我们来试一试，代码还是之前采用的测试代码，我们要稍作修改，调用 AsyncTask 的

executeOnExecutor 方法而不是 execute，请看：

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB)
@Override
public void onClick(View v) { 
        if (v == mButton) {
            new MyAsyncTask("AsyncTask#1").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
            new MyAsyncTask("AsyncTask#2").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
            new MyAsyncTask("AsyncTask#3").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
            new MyAsyncTask("AsyncTask#4").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
            new MyAsyncTask("AsyncTask#5").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
        }
}
private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> { 
private String mName = "AsyncTask";
public MyAsyncTask(String name) { 
        super();
        mName = name;
}
@Override
protected String doInBackground(String... params) { 
      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"); Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));
}
}

下面是系统为 4.1.1 手机打印出的 Log：很显然，我们的目的达到了，成功的让 AsyncTask 在

image.png

4.1.1 的手机上并行起来了，很高兴吧！希望这篇文章对你有用。