Android AsyncTask原理-源碼層分析

1、概述

相信大家對AsyncTask都不陌生，對於執行耗時任務，然後更新UI是一把利器，當然也是替代Thread + Handler 的一種方式。如果你對Handler機制還不瞭解，請看：Android 異步消息處理機制讓你深入理解 Looper、Handler、Message三者關係。

2、簡單的例子

相信大家都寫過這樣的代碼：

[java] view plain copy

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)
{
// 模擬數據的加載,耗時的任務
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)
{
// 進行數據加載完成後的UI操作
mDialog.dismiss();
mTextView.setText("LOAD DATA SUCCESS ");
Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPostExecute ");
}
}
}

進入某個Activity，Activity中需要的數據來自於網絡或者其它耗時操作，可以在AsyncTask中onPreExecute完成一些準備操作，比如上例中顯示進度對話框；然後在doInBackground完成耗時操作，在進行耗時操作時還能不時的通過publishProgress給onProgressUpdate中傳遞參數，然後在onProgressUpdate中可以進行UI操作，比如上例更新進度條的進度；當耗時任務執行完成後，最後在onPostExecute進行設置控件數據更新UI等操作，例如隱藏進度對話框。

效果圖：

3、源碼解析

注：本篇源碼分析基於Andorid-17，因爲和3.0之前版本變動較大，有必要標出。

那麼大家一定好奇，AsyncTask在Android中是如何實現的，下面進行源碼分析：從我們的執行異步任務的起點開始，進入execute方法：

[java] view plain copy

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：設置當前AsyncTask的狀態爲RUNNING，上面的switch也可以看出，每個異步任務在完成前只能執行一次。
20行：執行了onPreExecute()，當前依然在UI線程，所以我們可以在其中做一些準備工作。
22行：將我們傳入的參數賦值給了mWorker.mParams
23行：exec.execute(mFuture)

相信大家對22行出現的mWorker，以及23行出現的mFuture都會有些困惑。
mWorker找到這個類：

[java] view plain copy

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

可以看到是Callable的子類，且包含一個mParams用於保存我們傳入的參數，下面看初始化mWorker的代碼：

[java] view plain copy

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在構造方法中完成了初始化，並且因爲是一個抽象類，在這裏new了一個實現類，實現了call方法，call方法中設置mTaskInvoked=true，且最終調用doInBackground(mParams)方法，並返回Result值作爲參數給postResult方法.可以看到我們的doInBackground出現了，下面繼續看：

[java] view plain copy

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中出現了我們熟悉的異步消息機制，傳遞了一個消息message, message.what爲MESSAGE_POST_RESULT；message.object= new AsyncTaskResult(this,result);

[java] view plain copy

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

AsyncTaskResult就是一個簡單的攜帶參數的對象。

看到這，我相信大家肯定會想到，在某處肯定存在一個sHandler，且複寫了其handleMessage方法等待消息的傳入，以及消息的處理。

[java] view plain copy

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，出現了我們的handleMessage，可以看到，在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息時，執行了result.mTask.finish(result.mData[0]);其實就是我們的AsyncTask.this.finish(result)，於是看finish方法

[java] view plain copy

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

可以看到，如果我們調用了cancel()則執行onCancelled回調；正常執行的情況下調用我們的onPostExecute(result);主要這裏的調用是在handler的handleMessage中，所以是在UI線程中。如果你對異步消息機制不理解請看：Android 異步消息處理機制讓你深入理解 Looper、Handler、Message三者關係
最後將狀態置爲FINISHED。

mWoker看完了，應該到我們的mFuture了，依然實在構造方法中完成mFuture的初始化，將mWorker作爲參數，複寫了其done方法。

[java] view plain copy

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：任務執行結束會調用：postResultIfNotInvoked(get());get()表示獲取mWorker的call的返回值，即Result.然後看postResultIfNotInvoked方法

[java] view plain copy

private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
if (!wasTaskInvoked) {
postResult(result);
}
}

如果mTaskInvoked不爲true，則執行postResult；但是在mWorker初始化時就已經將mTaskInvoked爲true，所以一般這個postResult執行不到。
好了，到了這裏，已經介紹完了execute方法中出現了mWorker和mFurture，不過這裏一直是初始化這兩個對象的代碼，並沒有真正的執行。下面我們看真正調用執行的地方。
execute方法中的：
還記得上面的execute中的23行：exec.execute(mFuture)

exec爲executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)中的sDefaultExecutor

下面看這個sDefaultExecutor

[java] view plain copy

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其實爲SerialExecutor的一個實例，其內部維持一個任務隊列；直接看其execute（Runnable runnable）方法，將runnable放入mTasks隊尾；
16-17行：判斷當前mActive是否爲空，爲空則調用scheduleNext方法
20行：scheduleNext，則直接取出任務隊列中的隊首任務，如果不爲null則傳入THREAD_POOL_EXECUTOR進行執行。
下面看THREAD_POOL_EXECUTOR爲何方神聖：

[java] view plain copy

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
=new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

可以看到就是一個自己設置參數的線程池，參數爲：

[java] view plain copy

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);

看到這裏，大家可能會認爲，背後原來有一個線程池，且最大支持128的線程併發，加上長度爲10的阻塞隊列，可能會覺得就是在快速調用138個以內的AsyncTask子類的execute方法不會出現問題，而大於138則會拋出異常。
其實不是這樣的，我們再仔細看一下代碼，回顧一下sDefaultExecutor，真正在execute()中調用的爲sDefaultExecutor.execute：

[java] view plain copy

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，如果此時有10個任務同時調用execute（s synchronized）方法，第一個任務入隊，然後在mActive = mTasks.poll()) != null被取出，並且賦值給mActivte，然後交給線程池去執行。然後第二個任務入隊，但是此時mActive並不爲null，並不會執行scheduleNext();所以如果第一個任務比較慢，10個任務都會進入隊列等待；真正執行下一個任務的時機是，線程池執行完成第一個任務以後，調用Runnable中的finally代碼塊中的scheduleNext，所以雖然內部有一個線程池，其實調用的過程還是線性的。一個接着一個的執行，相當於單線程。

4、總結

到此源碼解釋完畢，由於代碼跨度比較大，我們再回顧一下：

[java] view plain copy

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：設置當前AsyncTask的狀態爲RUNNING，上面的switch也可以看出，每個異步任務在完成前只能執行一次。
20行：執行了onPreExecute()，當前依然在UI線程，所以我們可以在其中做一些準備工作。
22行：將我們傳入的參數賦值給了mWorker.mParams ,mWorker爲一個Callable的子類，且在內部的call()方法中，調用了doInBackground(mParams)，然後得到的返回值作爲postResult的參數進行執行；postResult中通過sHandler發送消息，最終sHandler的handleMessage中完成onPostExecute的調用。
23行：exec.execute(mFuture)，mFuture爲真正的執行任務的單元，將mWorker進行封裝，然後由sDefaultExecutor交給線程池進行執行。

5、publishProgress

說了這麼多，我們好像忘了一個方法：publishProgress

[java] view plain copy

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

也很簡單，直接使用sHandler發送一個消息，並且攜帶我們傳入的值；

[java] view plain copy

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中進行了我們的onProgressUpdate(result.mData);的調用。

6、AsyncTask曾經缺陷

記得以前有個面試題經常會問道：AsyncTask運行的原理是什麼？有什麼缺陷？

以前對於缺陷的答案可能是：AsyncTask在併發執行多個任務時發生異常。其實還是存在的，在3.0以前的系統中還是會以支持多線程併發的方式執行，支持併發數也是我們上面所計算的128，阻塞隊列可以存放10個；也就是同時執行138個任務是沒有問題的；而超過138會馬上出現Java.util.concurrent.RejectedExecutionException；

而在在3.0以上包括3.0的系統中會爲單線程執行（即我們上面代碼的分析）；

空說無憑：下面看測試代碼：

[java] view plain copy

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循環中執行138個異步任務，每個異步任務的執行需要10s;下面使用2.2的模擬器進行測試：

輸出結果爲：

AsyncTask#1 - AsyncTask #128同時輸出
然後10s後，另外10個任務輸出。
可以分析結果，得到結論：AsyncTask在2.2的系統中同時支持128個任務併發，至少支持10個任務等待；

下面將138個任務，改成139個任務：

[java] view plain copy

for(int i = 1 ;i <= 139 ; i++)
{
new MyAsyncTask2().execute();
}

運行結果：會發生異常：java.util.concurrent.RejectedExecutionException ；於是可以確定僅支持10個任務等待，超過10個則立即發生異常。
簡單說一下出現異常的原因：現在是139個任務，幾乎同時提交，線程池支持128個的併發，然後阻塞隊列數量爲10，此時當第11個任務提交的時候則會發生異常。

簡單看一下源碼：

[java] view plain copy

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：

[java] view plain copy

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);

當阻塞隊列滿的時候workQueue.offer(command)返回false;然後執行addWorker(command,false)方法，如果返回false則執行reject()方法.

[java] view plain copy

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
…
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
…
}

可以看到當任務數目大於容量則返回false，最終在reject()中拋出異常。

上面就是使用2.2模擬器測試的結果；

下面將系統改爲4.1.1，也就是我的測試機小米2s

把線程數改爲139甚至1000，你可以看到任務一個接一個的在那緩慢的執行，不會拋什麼異常，不過線程倒是1個1個的在那執行；

好了，如果現在大家去面試，被問到AsyncTask的缺陷，可以分爲兩個部分說，在3.0以前，最大支持128個線程的併發，10個任務的等待。在3.0以後，無論有多少任務，都會在其內部單線程執行；

至此，AsyncTask源碼分析完畢，相信大家對AsyncTask有了更深的理解~~~

本帖轉自：http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/38614699，本文出自：【張鴻洋的博客】

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Android AsyncTask原理-源碼層分析

1、概述

2、簡單的例子

3、源碼解析

4、總結

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