AsyncTask源码浅析

在开发的过程中我们如果想进行一些耗时的操作不能直接在UI线程中进行，除了使用Handler机制来进行异步消息处理，Android还给我们提供了一个非常方便的类AsyncTask来进行异步操作，在这篇文章中只对AsyncTask的源码进行一下梳理，如果对AsyncTask的使用还不太熟悉的可以先看一下API的使用方法。

我们往往是定义一个类继承AsyncTask，然后创建出这个类的实例，而后调用execute方法来执行任务，我们就从这里入手来分析源码，首先是构造方法：

/**
* 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) {
android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}

首先看一下代码的注释，告诉我们这个构造器必须在UI线程中进行调用，这个在后面会给出分析。构造方法很简单，分别对创建出了WorkerRunnable和FutureTask对象并将其保存起来。先看看WorkerRunnable是什么东西：

private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
Params[] mParams;
}

实现了Callable接口（可以简单的将Callable对象看做一个执行run方法时有返回值的Runnable对象，只不过在Callable中改名叫call方法），是一个抽象类，在构造函数中重写了call方法，暂时先不用考虑里面的逻辑，后面会进行分析。

再看FutureTask类，它的构造方法中接受了一个Callable参数，也就是我们刚刚创建出来的WorkerRunnable对象，看一下它的方法列表不难找到一个比较熟悉的方法，run方法，我们进入看一下：

public void run() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
if (ran)
set(result);
}
} finally {
// runner must be non-null until state is settled to
// prevent concurrent calls to run()
runner = null;
// state must be re-read after nulling runner to prevent
// leaked interrupts
int s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
}

只看一下关键的部分，在这个方法中调用了Callable对象的call方法。

构造函数已经简单的分析完了，现在来看一下我们经常调用的execute方法：

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

可以看到，它只是简单的调用了另一个方法，但是出现了一个没有见过的参数sDefaultExecutor，来看一下这个参数是什么：

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

/**
* An {@link Executor} that executes tasks one at a time in serial
* order.  This serialization is global to a particular process.
*/
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

从注释中可以看出这是一个一次只能执行一个任务的线程池，并且这是一个在进程范围内公用的池，看一下它的定义：

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);
}
}
}

代码不是很多，首先在线程池中维护了一个双端队列的实例，并且在线程池的execute方法中并没有执行传入的Runnable对象，而是将它用另一个新创建的Runnable对象包装起来放到队列的尾部。显然，在第一次调用execute方法的时候mActive对象一定是null，这个时候会调用scheduleNext方法将队列中的元素拿出来，并且使用THREAD_POOL_EXECUTOR来执行它，看一下THREAD_POOL_EXECUTOR的代码：

/**
* An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

只是创建了一个固定规格和模式的线程池，这里不是分析的重点就不去深入它了。在执行完成后可以看到无论如何都会执行到SerialExecutor中execute方法的finally语句中，在这里又调用了scheduleNext进行重复的工作。通过上面的分析也就不难理解注释中说明的一次只能执行一个任务，虽然没有继续分析，但是可以猜想出AsyncTask的任务是由SerialExecutor进行分配，并且由于它是static的，在同一个进程内所有的AsyncTask中的任务都会放入到这个类的队列中按顺序执行。

接着回到AsyncTask的execute方法中，调用了executeOnExecutor方法，进入看一下：

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;
}

在这里可以看到熟悉的onPreExecute方法被调用了，由于前面的注释中说过，AsyncTask类对象的创建必须是在主线程中执行的，所以onPreExecute方法的执行也是在主线程中的。而后将传入的参数赋给了mWorker对象中的数组，使用传入的线程池对mFuture进行执行，因为传入的参数是sDefaultExecutor，所以执行的逻辑跳转回了SerialExecutor的execute方法，而后在线程池中执行了mFuture的run方法。根据我们前面的分析它的run方法调用了mWorker的call方法，那么call方法是在哪里实现的呢，没错，在构造函数中：

public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);

Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
return postResult(doInBackground(mParams));
}

在这里执行了doInBackground方法，这个方法应该很熟悉了，它是一个抽象的方法，也是每次都要求我们必须进行重写的。这里由于执行过程还是在线程池中进行的，所以避免了在UI线程中进行耗时操作。方法执行完成后将返回值作为参数传递给了postResult方法，进入看一下：

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

在这里面看到了很熟悉的代码，Handler机制，那么这个Handler是在哪创建的呢，

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();

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;
}
}
}

很显然Handler类是静态的，在类加载的时候就会初始化这个类，现在回过头再来想一下刚才提到的AsyncTask一定要在UI线程中加载的问题，如果不在UI线程中进行加载，那么Handler自然也就不在UI线程中，那么onProgressUpdate方法和onPostExecute方法中也就不能执行更新UI的操作了。

继续看postResult方法，很简单，就是给Handler发了一个消息并且传了一个参数，而Handler调用了AsyncTask的finish方法用到了这个参数，下面是finish方法：

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

在任务被取消时调用onCancelled方法回调，不然就调用我们熟悉的onPostExecute方法。而在Handler的handleMessage中还有一个接收项，它回调了我们常用的onProgressUpdate方法，找一下这个标记（MESSAGE_POST_PROGRESS）是怎样传入的，不难找到publishProgress方法：

protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}

这也正是我们在doInBackground中经常使用的。