前言

AsyncTask是一種輕量級的異步任務類，它可以在線程池中執行後臺任務，然後把執行的進度和最終結果傳遞給主線程並在主線程中更新UI。從實現上來說，AsyncTask封裝了Thread和Handler，通過AsyncTask可以更加方便地執行後臺任務以及在主線程中訪問UI，但是AsyncTask並不適合進行特別耗時的後臺任務，對於特別耗時的任務來說，建議使用線程池。

AsyncTask 泛型參數

AsyncTask是一個抽象的泛型類，它提供了Params、Progress和Result這三個泛型參數。

Params：表示參數的類型；
Progress：表示後臺任務的執行進度的類型；
Result：表示後臺任務的返回結果的類型；

如果AsyncTask確實不需要傳遞具體的參數，那麼這三個泛型參數可以用Void來代替。AsyncTask這個類的聲明如下所示。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

AsyncTask 核心方法

AsyncTask提供了5個核心方法，它們的含義如下所示。

onPreExecute()：在主線程中執行，在異步任務執行之前，此方法會被調用，一般可以用於做一些準備工作。
doInBackground(Params... params)：在線程池中執行，此方法用於執行異步任務，params參數表示異步任務的輸入參數。在此方法中可以通過publishProgress方法來更新任務的進度，publishProgress方法會調用onProgressUpdate方法。另外此方法需要返回計算結果給onPostExecute方法。
onProgressUpdate(Progress... values)：在主線程中執行，當後臺任務的執行進度發生改變時此方法會被調用。
onPostExecute(Result result)：在主線程中執行，在異步任務執行之後，此方法會被調用，其中result參數是後臺任務的返回值，即doInBackground的返回值。
Cancel(Boolean mayInterruptIfRunning)：取消當前任務，mayInterruptIfRunning參數代表是否中斷，true：中斷，false：不中斷。

上面這幾個方法，onPreExecute先執行，接着是doInBackground，最後纔是onPostExecute。除了上述四個方法以外，AsyncTask還提供了onCanceled()方法，它同樣在主線程中執行，當異步任務被取消時，onCanceled()方法會被調用，這個時候onPostExecute則不會被調用。

AsyncTask 使用示例

下面提供一個典型的示例，如下所示。

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]);
// 更新進度，就是通過handler發送進度給主線程，會回調onProgressUpdate方法
publishProgress((int) (i / (float)count) * 100));
if(isCanceled()) {
break;
}
}
return totalSize;
}
protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
setProgressPercent(progress[0]);
}
protected void onPostExecute(Long result) {
showDialog("Download " + result + " bytes");
}
}

在上面的代碼中，實現了一個具體的AsyncTask類，這個類主要用於模擬文件的下載過程，它的輸入參數類型爲URL，後臺任務的進度參數爲Integer，而後臺任務的返回結果爲Long參數。注意到doInBackground和onProgressUpdate方法它們的參數中均包含...的字樣，在Java中...表示參數的數量不定，它是一種數組型參數，...的概念和C語言中的...是一致的。當要執行上述下載任務時，可以通過如下方式來完成：

new DownloadFilesTask().execute(url1, url2, url3);

在DownloadFilesTask中，doInBackground用來執行具體的下載任務並通過publishProgress方法來更新下載的進度，同時還要判斷下載任務是否被外界取消了。當下載任務完成後，doInBackground會返回結果，即下載的總字節數。需要注意的是，doInBackground是在線程池中執行的。onProgressUpdate用於更新界面中下載的進度，它運行在主線程，當publishProgress被調用時，此方法就會被調用。當下載任務完成後，onPostExecute方法就會被調用，它也是運行在主線程中，這個時候我們就可以在界面上做出一些提示，比如彈出一個對話框告知用戶下載已經完成。

AsyncTask 條件限制

AsyncTask在具體的使用過程中也是有一些條件限制的，主要有如下幾點：

AsyncTask 的類必須在主線程中加載，這就意味着第一次訪問AsyncTask必鬚髮生在主線程，當然這個過程在Android 4.1及以上版本中已經被系統自動完成。
AsyncTask的對象必須在主線程中創建。
AsyncTask的ececute方法必須在UI線程調用。
不要在程序中直接調用onPreExecute()、onPostExecute()、doInBackground()和onProgressUpdate()方法。
一個AsyncTask對象只能執行一次，即只能調用一次execute()方法，否則會報運行時異常。
在Android 1.6之前，AsyncTask是串行執行任務的，Android 1.6的時候AsyncTask開始採用線程池處理並行任務，但是從Android 3.0 開始，爲了避免AsyncTask所帶來的併發錯誤，AsyncTask又採用一個線程來串行執行任務。儘管如此，在Android 3.0以及後續的版本中，我們仍然可以通過AsyncTask的executeOnExecutor方法來並行執行任務。

AsyncTask 工作原理

爲了分析AsyncTask的工作原理，我們從它的execute方法開始分析，execute方法又會調用executeOnExecutor方法，它們的實現如下所示：

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)");
}
}
// 設置爲運行狀態
mStatus = Status.RUNNING;
// 調用子類的onPreExecute方法，在主線程中執行
onPreExecute();
// 把參數傳遞給mWorker工作線程
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);
return this;
}

在上面的代碼中，sDefaultExecutor實際上是一個串行的線程池，一個進程中所有的AsyncTask全部在這個串行的線程池中排隊執行，這個排隊執行的過程後面會再進程分析。在executeOnExecutor方法中，AsyncTask的onPreExecute方法最先執行，然後線程池開始執行。下面分析線程池的執行過程，如下所示：

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
private static class SerialExecutor implements Executor {
// 一個個執行接口的大小可變數組的實現。數組雙端隊列沒有容量限制，不是線程安全
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
// 即將執行的任務
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
// 插入元素到尾端
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
r.run();
} finally {
// 做完一個任務執行下一個任務
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
// 取出第一個任務並移除
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
// 線程池去執行任務
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}

從SerialExecutor的實現可以分析AsyncTask的排隊執行的過程。

1、首先系統會把AsyncTask的Params參數封裝爲FutureTask對象，FutureTask是一個併發類，在這裏充當了Runnable的作用。

2、接着這個FutureTask會交給SeerialExecutor的execute方法去處理，SerialExecutor的execute方法首先會把FutureTask對象插入到任務隊列mTasks中，

3、如果這個時候沒有正在活動的AsyncTask任務，那麼就會調用SerialExecutor的scheduleNext方法來執行下一個AsyncTask任務。

4、同時當一個AsyncTask任務執行完後，AsyncTask會繼續執行其他任務直到所有的任務都被執行爲止，從這一點可以看出，在默認情況下，AsyncTask是串行執行的。

AsyncTask中有兩個線程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一個Handler(InternalHandler)，其中線程池SerialExecutor用於任務的排隊，而線程池THREAD_POOL_EXECUTOR用於真正地執行任務，InternalHandler用於將執行環境從線程池切換到主線程。在AsyncTask的構造方法中有如下這麼一段代碼，由於FutureTask的run方法會調用mWork的call方法(FutureTask源碼解析：http://blog.csdn.net/xhbxhbsq/article/details/53608164)，因此mWorker的call方法最終會在線程池中執行。

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mWorker的call方法中，首先將mTaskInvoked設爲true，表示當前任務已經被調用過了，然後執行AsyncTask的doInBackground方法，接着將其返回值傳遞給postResult方法，它的實現如下所示。

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

在上面的代碼中，postResult方法會通過getHandler發送一個MESSAGE_POST_RESULT的消息，這個getHandler的定義如下所示。

private static InternalHandler sHandler;

private static Handler getHandler() {
// 單例模式，餓漢式
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler();
}
return sHandler;
}
}

private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler() {
// Looper.getMainLooper()獲取主線程的Looper
super(Looper.getMainLooper());
}
@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;
}
}
}

可以發現，sHandler是一個靜態的Handler對象，爲了能夠將執行環境切換到主線程，這就要求sHandler這個對象必須在主線程中創建。由於靜態成員會在加載類的時候進行初始化，因此這就變相要求AsyncTask的類必須在主線程中加載，否則同一個進程中的AsyncTask都將無法正常工作。sHandler收到MESSAGE_POST_RESULT這個消息後會調用AsyncTask的finish方法，如下所示。

private void finish(Result result) {
// 是否設置了取消
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
// 設置狀態爲FINISHED
mStatus = Status.FINISHED;
}

public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
// 設置取消
mCancelled.set(true);
// mayInterruptIfRunning 是否中斷true：中斷，false：不中斷
return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
}

AsyncTask的finish方法的邏輯比較簡單，如果AsyncTask被取消執行了，那麼就調用onCanceled方法，否則就會調用onPostExecute方法，可以看到doInBackground的返回結果會傳遞給onPostExecute方法，到這裏AsyncTask的整個工作過程就分析完畢了。

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