源码探索系列2---深入解析AsyncTask

作者: SanjayF | 来源:发表于2015-12-29 22:29 被阅读74次

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。

为何他只能执行一次，再调用execute()就会出错
doInBackground()是怎么做到在后台执行的
为何 onPreExecute()，onProgressUpdate(）和onPostExecute(）能运行在主线程
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；
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;
}

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
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。

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Runnable，Callback，FutureTask 和 Future 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FutureTask的done()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result的mTask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()到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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