前言

AsyncTask是一种轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新UI。从实现上来说，AsyncTask封装了Thread和Handler，通过AsyncTask可以更加方便地执行后台任务以及在主线程中访问UI，但是AsyncTask并不适合进行特别耗时的后台任务，对于特别耗时的任务来说，建议使用线程池。

AsyncTask 泛型参数

AsyncTask是一个抽象的泛型类，它提供了Params、Progress和Result这三个泛型参数。

Params：表示参数的类型；
Progress：表示后台任务的执行进度的类型；
Result：表示后台任务的返回结果的类型；

如果AsyncTask确实不需要传递具体的参数，那么这三个泛型参数可以用Void来代替。AsyncTask这个类的声明如下所示。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

AsyncTask 核心方法

AsyncTask提供了5个核心方法，它们的含义如下所示。

onPreExecute()：在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，一般可以用于做一些准备工作。
doInBackground(Params... params)：在线程池中执行，此方法用于执行异步任务，params参数表示异步任务的输入参数。在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务的进度，publishProgress方法会调用onProgressUpdate方法。另外此方法需要返回计算结果给onPostExecute方法。
onProgressUpdate(Progress... values)：在主线程中执行，当后台任务的执行进度发生改变时此方法会被调用。
onPostExecute(Result result)：在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用，其中result参数是后台任务的返回值，即doInBackground的返回值。
Cancel(Boolean mayInterruptIfRunning)：取消当前任务，mayInterruptIfRunning参数代表是否中断，true：中断，false：不中断。

上面这几个方法，onPreExecute先执行，接着是doInBackground，最后才是onPostExecute。除了上述四个方法以外，AsyncTask还提供了onCanceled()方法，它同样在主线程中执行，当异步任务被取消时，onCanceled()方法会被调用，这个时候onPostExecute则不会被调用。

AsyncTask 使用示例

下面提供一个典型的示例，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]);
// 更新进度，就是通过handler发送进度给主线程，会回调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");
}
}

在上面的代码中，实现了一个具体的AsyncTask类，这个类主要用于模拟文件的下载过程，它的输入参数类型为URL，后台任务的进度参数为Integer，而后台任务的返回结果为Long参数。注意到doInBackground和onProgressUpdate方法它们的参数中均包含...的字样，在Java中...表示参数的数量不定，它是一种数组型参数，...的概念和C语言中的...是一致的。当要执行上述下载任务时，可以通过如下方式来完成：

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

在DownloadFilesTask中，doInBackground用来执行具体的下载任务并通过publishProgress方法来更新下载的进度，同时还要判断下载任务是否被外界取消了。当下载任务完成后，doInBackground会返回结果，即下载的总字节数。需要注意的是，doInBackground是在线程池中执行的。onProgressUpdate用于更新界面中下载的进度，它运行在主线程，当publishProgress被调用时，此方法就会被调用。当下载任务完成后，onPostExecute方法就会被调用，它也是运行在主线程中，这个时候我们就可以在界面上做出一些提示，比如弹出一个对话框告知用户下载已经完成。

AsyncTask 条件限制

AsyncTask在具体的使用过程中也是有一些条件限制的，主要有如下几点：

AsyncTask 的类必须在主线程中加载，这就意味着第一次访问AsyncTask必须发生在主线程，当然这个过程在Android 4.1及以上版本中已经被系统自动完成。
AsyncTask的对象必须在主线程中创建。
AsyncTask的ececute方法必须在UI线程调用。
不要在程序中直接调用onPreExecute()、onPostExecute()、doInBackground()和onProgressUpdate()方法。
一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute()方法，否则会报运行时异常。
在Android 1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，Android 1.6的时候AsyncTask开始采用线程池处理并行任务，但是从Android 3.0 开始，为了避免AsyncTask所带来的并发错误，AsyncTask又采用一个线程来串行执行任务。尽管如此，在Android 3.0以及后续的版本中，我们仍然可以通过AsyncTask的executeOnExecutor方法来并行执行任务。

AsyncTask 工作原理

为了分析AsyncTask的工作原理，我们从它的execute方法开始分析，execute方法又会调用executeOnExecutor方法，它们的实现如下所示：

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)");
}
}
// 设置为运行状态
mStatus = Status.RUNNING;
// 调用子类的onPreExecute方法，在主线程中执行
onPreExecute();
// 把参数传递给mWorker工作线程
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);
return this;
}

在上面的代码中，sDefaultExecutor实际上是一个串行的线程池，一个进程中所有的AsyncTask全部在这个串行的线程池中排队执行，这个排队执行的过程后面会再进程分析。在executeOnExecutor方法中，AsyncTask的onPreExecute方法最先执行，然后线程池开始执行。下面分析线程池的执行过程，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 {
// 一个个执行接口的大小可变数组的实现。数组双端队列没有容量限制，不是线程安全
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
// 即将执行的任务
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 {
// 做完一个任务执行下一个任务
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
// 取出第一个任务并移除
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
// 线程池去执行任务
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}

从SerialExecutor的实现可以分析AsyncTask的排队执行的过程。

1、首先系统会把AsyncTask的Params参数封装为FutureTask对象，FutureTask是一个并发类，在这里充当了Runnable的作用。

2、接着这个FutureTask会交给SeerialExecutor的execute方法去处理，SerialExecutor的execute方法首先会把FutureTask对象插入到任务队列mTasks中，

3、如果这个时候没有正在活动的AsyncTask任务，那么就会调用SerialExecutor的scheduleNext方法来执行下一个AsyncTask任务。

4、同时当一个AsyncTask任务执行完后，AsyncTask会继续执行其他任务直到所有的任务都被执行为止，从这一点可以看出，在默认情况下，AsyncTask是串行执行的。

AsyncTask中有两个线程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一个Handler(InternalHandler)，其中线程池SerialExecutor用于任务的排队，而线程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正地执行任务，InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程。在AsyncTask的构造方法中有如下这么一段代码，由于FutureTask的run方法会调用mWork的call方法(FutureTask源码解析：http://blog.csdn.net/xhbxhbsq/article/details/53608164)，因此mWorker的call方法最终会在线程池中执行。

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，首先将mTaskInvoked设为true，表示当前任务已经被调用过了，然后执行AsyncTask的doInBackground方法，接着将其返回值传递给postResult方法，它的实现如下所示。

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

在上面的代码中，postResult方法会通过getHandler发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息，这个getHandler的定义如下所示。

private static InternalHandler sHandler;

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

private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler() {
// Looper.getMainLooper()获取主线程的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;
}
}
}

可以发现，sHandler是一个静态的Handler对象，为了能够将执行环境切换到主线程，这就要求sHandler这个对象必须在主线程中创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，因此这就变相要求AsyncTask的类必须在主线程中加载，否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。sHandler收到MESSAGE_POST_RESULT这个消息后会调用AsyncTask的finish方法，如下所示。

private void finish(Result result) {
// 是否设置了取消
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
// 设置状态为FINISHED
mStatus = Status.FINISHED;
}

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

AsyncTask的finish方法的逻辑比较简单，如果AsyncTask被取消执行了，那么就调用onCanceled方法，否则就会调用onPostExecute方法，可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法，到这里AsyncTask的整个工作过程就分析完毕了。

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