异步访问----Android AsyncTask 源码解析

转载请标明出处：/article/1336238.html，本文出自：【张鸿洋的博客】

1、概述

相信大家对AsyncTask都不陌生，对于执行耗时任务，然后更新UI是一把利器，当然也是替代Thread + Handler 的一种方式。如果你对Handler机制还不了解，请看：Android
异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系。

2、简单的例子

相信大家都写过这样的代码：

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package com.example.zhy_asynctask_demo01;

import android.app.Activity;

import android.app.ProgressDialog;

import android.os.AsyncTask;

import android.os.Bundle;

import android.util.Log;

import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity

{

private static final String TAG = "MainActivity";

private ProgressDialog mDialog;

private TextView mTextView;

@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)

{

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

mTextView = (TextView) findViewById(R.id.id_tv);

mDialog = new ProgressDialog(this);

mDialog.setMax(100);

mDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);

mDialog.setCancelable(false);

new MyAsyncTask().execute();

}

private class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void>

{

@Override

protected void onPreExecute()

{

mDialog.show();

Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPreExecute ");

}

@Override

protected Void doInBackground(Void... params)

{

// 模拟数据的加载,耗时的任务

for (int i = 0; i < 100; i++)

{

try

{

Thread.sleep(80);

} catch (InterruptedException e)

{

e.printStackTrace();

}

publishProgress(i);

}

Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " doInBackground ");

return null;

}

@Override

protected void onProgressUpdate(Integer... values)

{

mDialog.setProgress(values[0]);

Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onProgressUpdate ");

}

@Override

protected void onPostExecute(Void result)

{

// 进行数据加载完成后的UI操作

mDialog.dismiss();

mTextView.setText("LOAD DATA SUCCESS ");

Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPostExecute ");

}

}

}

进入某个Activity，Activity中需要的数据来自于网络或者其它耗时操作，可以在AsyncTask中onPreExecute完成一些准备操作，比如上例中显示进度对话框；然后在doInBackground完成耗时操作，在进行耗时操作时还能不时的通过publishProgress给onProgressUpdate中传递参数，然后在onProgressUpdate中可以进行UI操作，比如上例更新进度条的进度；当耗时任务执行完成后，最后在onPostExecute进行设置控件数据更新UI等操作，例如隐藏进度对话框。

效果图：

3、源码解析

注：本篇源码分析基于Andorid-17，因为和3.0之前版本变动较大，有必要标出。

那么大家一定好奇，AsyncTask在Android中是如何实现的，下面进行源码分析：从我们的执行异步任务的起点开始，进入execute方法：

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public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {

return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);

}

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;

}

18行：设置当前AsyncTask的状态为RUNNING，上面的switch也可以看出，每个异步任务在完成前只能执行一次。

20行：执行了onPreExecute()，当前依然在UI线程，所以我们可以在其中做一些准备工作。

22行：将我们传入的参数赋值给了mWorker.mParams

23行：exec.execute(mFuture)

相信大家对22行出现的mWorker，以及23行出现的mFuture都会有些困惑。

mWorker找到这个类：

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private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {

Params[] mParams;

}

可以看到是Callable的子类，且包含一个mParams用于保存我们传入的参数，下面看初始化mWorker的代码：

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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));

}

};

//….

}

可以看到mWorker在构造方法中完成了初始化，并且因为是一个抽象类，在这里new了一个实现类，实现了call方法，call方法中设置mTaskInvoked=true，且最终调用doInBackground(mParams)方法，并返回Result值作为参数给postResult方法.可以看到我们的doInBackground出现了，下面继续看：

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private Result postResult(Result result) {

@SuppressWarnings("unchecked")

Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,

new AsyncTaskResult<Result>(this, result));

message.sendToTarget();

return result;

}

可以看到postResult中出现了我们熟悉的异步消息机制，传递了一个消息message, message.what为MESSAGE_POST_RESULT；message.object= new AsyncTaskResult(this,result);

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private static class AsyncTaskResult<Data> {

final AsyncTask mTask;

final Data[] mData;

AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {

mTask = task;

mData = data;

}

}

AsyncTaskResult就是一个简单的携带参数的对象。

看到这，我相信大家肯定会想到，在某处肯定存在一个sHandler，且复写了其handleMessage方法等待消息的传入，以及消息的处理。

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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;

}

}

}

哈哈，出现了我们的handleMessage，可以看到，在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息时，执行了result.mTask.finish(result.mData[0]);其实就是我们的AsyncTask.this.finish(result)，于是看finish方法

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private void finish(Result result) {

if (isCancelled()) {

onCancelled(result);

} else {

onPostExecute(result);

}

mStatus = Status.FINISHED;

}

可以看到，如果我们调用了cancel()则执行onCancelled回调；正常执行的情况下调用我们的onPostExecute(result);主要这里的调用是在handler的handleMessage中，所以是在UI线程中。如果你对异步消息机制不理解请看：Android
异步消息处理机制 让你深入理解 Looper、Handler、Message三者关系

最后将状态置为FINISHED。

mWoker看完了，应该到我们的mFuture了，依然实在构造方法中完成mFuture的初始化，将mWorker作为参数，复写了其done方法。

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public AsyncTask() {

...

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);

}

}

};

}

16行：任务执行结束会调用：postResultIfNotInvoked(get());get()表示获取mWorker的call的返回值，即Result.然后看postResultIfNotInvoked方法

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private void postResultIfNotInvoked(Result result) {

final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();

if (!wasTaskInvoked) {

postResult(result);

}

}

如果mTaskInvoked不为true，则执行postResult；但是在mWorker初始化时就已经将mTaskInvoked为true，所以一般这个postResult执行不到。

好了，到了这里，已经介绍完了execute方法中出现了mWorker和mFurture，不过这里一直是初始化这两个对象的代码，并没有真正的执行。下面我们看真正调用执行的地方。

execute方法中的：

还记得上面的execute中的23行：exec.execute(mFuture)

exec为executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)中的sDefaultExecutor

下面看这个sDefaultExecutor

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private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

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);

}

}

}

可以看到sDefaultExecutor其实为SerialExecutor的一个实例，其内部维持一个任务队列；直接看其execute（Runnable runnable）方法，将runnable放入mTasks队尾；

16-17行：判断当前mActive是否为空，为空则调用scheduleNext方法

20行：scheduleNext，则直接取出任务队列中的队首任务，如果不为null则传入THREAD_POOL_EXECUTOR进行执行。

下面看THREAD_POOL_EXECUTOR为何方神圣：

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public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR

=new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,

TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

可以看到就是一个自己设置参数的线程池，参数为：

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private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;

private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;

private static final int KEEP_ALIVE = 1;

private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {

private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

public Thread newThread(Runnable r) {

return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());

}

};

private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =

new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);

看到这里，大家可能会认为，背后原来有一个线程池，且最大支持128的线程并发，加上长度为10的阻塞队列，可能会觉得就是在快速调用138个以内的AsyncTask子类的execute方法不会出现问题，而大于138则会抛出异常。

其实不是这样的，我们再仔细看一下代码，回顾一下sDefaultExecutor，真正在execute()中调用的为sDefaultExecutor.execute：

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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);

}

}

}

可以看到，如果此时有10个任务同时调用execute（s synchronized）方法，第一个任务入队，然后在mActive = mTasks.poll()) != null被取出，并且赋值给mActivte，然后交给线程池去执行。然后第二个任务入队，但是此时mActive并不为null，并不会执行scheduleNext();所以如果第一个任务比较慢，10个任务都会进入队列等待；真正执行下一个任务的时机是，线程池执行完成第一个任务以后，调用Runnable中的finally代码块中的scheduleNext，所以虽然内部有一个线程池，其实调用的过程还是线性的。一个接着一个的执行，相当于单线程。

4、总结

到此源码解释完毕，由于代码跨度比较大，我们再回顾一下：

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public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {

return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);

}

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;

}

18行：设置当前AsyncTask的状态为RUNNING，上面的switch也可以看出，每个异步任务在完成前只能执行一次。

20行：执行了onPreExecute()，当前依然在UI线程，所以我们可以在其中做一些准备工作。

22行：将我们传入的参数赋值给了mWorker.mParams ,mWorker为一个Callable的子类，且在内部的call()方法中，调用了doInBackground(mParams)，然后得到的返回值作为postResult的参数进行执行；postResult中通过sHandler发送消息，最终sHandler的handleMessage中完成onPostExecute的调用。

23行：exec.execute(mFuture)，mFuture为真正的执行任务的单元，将mWorker进行封装，然后由sDefaultExecutor交给线程池进行执行。

5、publishProgress

说了这么多，我们好像忘了一个方法：publishProgress

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protected final void publishProgress(Progress... values) {

if (!isCancelled()) {

sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,

new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();

}

}

也很简单，直接使用sHandler发送一个消息，并且携带我们传入的值；

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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;

}

}

}

在handleMessage中进行了我们的onProgressUpdate(result.mData);的调用。

6、AsyncTask曾经缺陷

记得以前有个面试题经常会问道：AsyncTask运行的原理是什么？有什么缺陷？

以前对于缺陷的答案可能是：AsyncTask在并发执行多个任务时发生异常。其实还是存在的，在3.0以前的系统中还是会以支持多线程并发的方式执行，支持并发数也是我们上面所计算的128，阻塞队列可以存放10个；也就是同时执行138个任务是没有问题的；而超过138会马上出现java.util.concurrent.RejectedExecutionException；

而在在3.0以上包括3.0的系统中会为单线程执行（即我们上面代码的分析）；

空说无凭：下面看测试代码：

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package com.example.zhy_asynctask_demo01;

import android.app.Activity;

import android.app.ProgressDialog;

import android.os.AsyncTask;

import android.os.Bundle;

import android.util.Log;

import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity

{

private static final String TAG = "MainActivity";

private ProgressDialog mDialog;

private TextView mTextView;

@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)

{

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

mTextView = (TextView) findViewById(R.id.id_tv);

mDialog = new ProgressDialog(this);

mDialog.setMax(100);

mDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);

mDialog.setCancelable(false);

for(int i = 1 ;i <= 138 ; i++)

{

new MyAsyncTask2().execute();

}

//new MyAsyncTask().execute();

}

private class MyAsyncTask2 extends AsyncTask<Void,Void, Void>

{

@Override

protected Void doInBackground(Void... params)

{

try

{

Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName());

Thread.sleep(10000);

} catch (InterruptedException e)

{

e.printStackTrace();

}

return null;

}

}

}

可以看到我for循环中执行138个异步任务，每个异步任务的执行需要10s;下面使用2.2的模拟器进行测试：

输出结果为：

AsyncTask#1 - AsyncTask #128同时输出

然后10s后，另外10个任务输出。

可以分析结果，得到结论：AsyncTask在2.2的系统中同时支持128个任务并发，至少支持10个任务等待；

下面将138个任务，改成139个任务：

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for(int i = 1 ;i <= 139 ; i++)

{

new MyAsyncTask2().execute();

}

运行结果：会发生异常：java.util.concurrent.RejectedExecutionException ； 于是可以确定仅支持10个任务等待，超过10个则立即发生异常。

简单说一下出现异常的原因：现在是139个任务，几乎同时提交，线程池支持128个的并发，然后阻塞队列数量为10，此时当第11个任务提交的时候则会发生异常。

简单看一下源码：

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public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR

= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

看ThreadPoolExecutor的execute方法：

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if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {

int recheck = ctl.get();

if (! isRunning(recheck) && remove(command))

reject(command);

else if (workerCountOf(recheck) == 0)

addWorker(null, false);

}

else if (!addWorker(command, false))

reject(command);

当阻塞队列满的时候workQueue.offer(command)返回false;然后执行addWorker(command,false)方法，如果返回false则执行reject()方法.

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private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {

…

int wc = workerCountOf(c);

if (wc >= CAPACITY ||

wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))

return false;

…

}

可以看到当任务数目大于容量则返回false，最终在reject()中抛出异常。

上面就是使用2.2模拟器测试的结果；

下面将系统改为4.1.1，也就是我的测试机小米2s

把线程数改为139甚至1000，你可以看到任务一个接一个的在那缓慢的执行，不会抛什么异常，不过线程倒是1个1个的在那执行；

好了，如果现在大家去面试，被问到AsyncTask的缺陷，可以分为两个部分说，在3.0以前，最大支持128个线程的并发，10个任务的等待。在3.0以后，无论有多少任务，都会在其内部单线程执行；

至此，AsyncTask源码分析完毕，相信大家对AsyncTask有了更深的理解~~~

测试代码点击下载