02Android--AsyncTask原理解析

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了02Android--AsyncTask原理解析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

AsyncTask原理

android提供了 AsyncTask，它使得异步任务实现起来更加简单。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>{
    ......
}

AsyncTask是一个抽象的泛型类，它有3个泛型参数，分别为Params、Progress和Result。

Params为 参数类型

Progress为后台任务执行进度的类型

Result为返回结果的类型。

如果不需要某个参数，可以将其设置为Void类型。

AsyncTask中有4个核心方法，如下所示：

（1）onPreExecute（）：在主线程中执行。一般在任务执行前做准备工作，比如对 UI 做一些标记。

（2）doInBackground（Params...params）：在线程池中执行。在 onPreExecute方法执行后运行，用来执

行较为耗时的操作。在执行过程中可以调用publishProgress（Progress...values）来更新进度信息。

（3）onProgressUpdate（Progress...values）：在主线程中执行。当调用 publishProgress（Progress...values）时，此方法会将进度更新到UI组件上。

（4）onPostExecute（Result result）：在主线程中执行。当后台任务执行完成后，它会被执行。 doInBackground方法得到的结果就是返回的result的值。此方法一般做任务执行后的收尾工作，比如更新UI

和数据。

源码分析

AsyncTask在3.0版本之前和3.0 及以后版本有着较大的改动，

Android 3.0版本之前的AsyncTask

下面是Android 2.3.7版本的AsyncTask的部分源码。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
    private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
    // 核心线程数
    private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    // 线程池允许创建的最大线程数
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
    // 非核心线程空闲等待新任务的最长时间
    private static final int KEEP_ALIVE = 1;

    private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);

    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 ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);
    ......
}

ThreadPoolExecutor，它的核心线程数是5个，线程池允许创建的最大线程数为 128，非核心线程空闲等待新任务的最长时间为 1s。采用的阻塞队列是LinkedBlockingQueue，它的容量为10。

3.0版之前的AsyncTask有一个缺点，就是线程池最大的线程数为128，加上阻塞队列的10个任务，所以 AsyncTask最多能同时容纳138个任务，当提交第139个任务时就会执行饱和策略，默认抛出 RejectedExecutionException异常。

Android 7.0版本的AsyncTask

Android 7.0版本的AsyncTask的代码如下所示：

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
    private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
    // CPU的个数
    private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    // 核心线程数
    private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
    // 线程池允许创建的最大线程数
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
    // 非核心线程空闲等待新任务的最长时间
    private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;

    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>(128);

    /**
     * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
     */
    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;

    static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
    }
}

ThreadPoolExecutor，它的核心线程数最少有2个，最多是4个。线程池允许创建的最大线程数是根据CPU数量来决定的。阻塞队列仍旧是LinkedBlockingQueue，容量为128。

  1. 首先来看AsyncTask的构造方法，代码如下所示
public AsyncTask() {
    // 实现了Callable接口，并实现call方法
    mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
        public Result call() throws Exception {
            mTaskInvoked.set(true);

            Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
            // 在call中调用doInBackground(mParams)来处理任务并得到结果
            Result result = doInBackground(mParams);
            Binder.flushPendingCommands();
            // 将结果投递出去
            return postResult(result);
        }
    };
	// FutureTask是一个可管理的异步任务，它实现了Runnable和Futrue这两个接口
    // 所以，FutureTask可以包装 Runnable和Callable，并提供给Executor执行
    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);
            }
        }
    };
}

WorkerRunnable作为参数传递给了FutureTask，这两个变量会暂时保存在内存中，稍后会用到它们。

当要执行 AsyncTask 时，需要调用它的 execute方法，代码如下所示：

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

execute方法又调用了executeOnExecutor方法，代码如下所示：

@MainThread
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();
    // 从前面我们知道WorkerRunnable作为参数传递给了FutureTask
    mWorker.mParams = params;
    // 将mFuture也就是前面讲到的FutureTask传进去
    exec.execute(mFuture);
    return this;
}

这里exec是传进来的参数sDefaultExecutor，它是一个串行的线程池 SerialExecutor，其代码如下所示：

class SerialExecutor implements Executor {
    final Queue<Runnable> tasks = new ArrayDeque<>();
    final Executor executor;
    Runnable active;
    SerialExecutor(Executor executor) {
        this.executor = executor;
    }
    public synchronized void execute(final Runnable r) {
        // 将FutureTask加入到mTasks 中
        tasks.add(new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    // 最终会调用WorkerRunnable的call方法。
                    r.run();
                } finally {
                    scheduleNext();
                }
            }
        });
        if (active == null) {
            // 当任务执行完或者当前没有活动的任务时都会执行scheduleNext方法
            scheduleNext();
        }
    }
    
	// 从mTasks取出 FutureTask任务并交由 THREAD_POOL_EXECUTOR 处理
    protected synchronized void scheduleNext() {
        if ((active = tasks.poll()) != null) {
            executor.execute(active);
        }
    }
}}

前面我们提到call方法最终会调用postResult方法将结果投递出去，postResult 方法的代码如下所示：

private Result postResult(Result result) {
  // 创建消息，并通过Handler将消息发送出去  
  @SuppressWarnings("unchecked")
  Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
          new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
  message.sendToTarget();
  return result;
}

从这里可以看出，AsyncTask中消息的发送是使用Handler，getHandler方法如下所示：

private static Handler getHandler() {
  synchronized (AsyncTask.class) {
    if (sHandler == null) {
      sHandler = new InternalHandler();
    }
    return sHandler;
  }
}

在getHandler方法中创建了InternalHandler，InternalHandler的定义如下所示：

private static class InternalHandler extends Handler {
  public InternalHandler() {
    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;
    }
  }
}

在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息后会调用AsyncTask的finish方法，代码如下所示：

private void finish(Result result) {
  if (isCancelled()) {	// 如果AsyncTask任务被取消了，则执行onCancelled方法
    onCancelled(result);
  } else {	// 否则就调用onPostExecute方法
    onPostExecute(result);
  }
  mStatus = Status.FINISHED;
}

接着回头来看SerialExecutor，线程池 SerialExecutor主要用来处理排队，将任务串行处理。

在SerialExecutor中调用 scheduleNext 方法时，将任务交给THREAD_POOL_EXECUTOR。它同样是一个线程池，用来处理任务，代码如下所示：

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;
static {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
    CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
    sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
    threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
    THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
}

THREAD_POOL_EXECUTOR 指的就是 threadPoolExecutor，其核心线程和线程池允许创建的最大线程数都是由CPU的核数来计算出来的。它采用的阻塞队列仍旧是LinkedBlockingQueue，容量为128。

至此，AsyncTask原理分析完毕。

Android 3.0及以上版本用 SerialExecutor作为默认的线程，它将任务串行地处理，保证一个时间段只有一个任务执行；而Android 3.0之前的版本是并行处理的。所以，在7.0之后不会出现任务超标而执行饱和策略的情况。

如果想要在3.0以上版本使用并行的线程处理，可以使用如下代码：

asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");

executeOnExecutor方法的源码如下：

@MainThread
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;
}

其中第一个参数不但可以传入基础的线程池外，还可以传入自定义的线程池，代码如下：

Executor executor = new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 0L,
      TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>());
asyncTask.executeOnExecutor(executor, "");

以上是关于02Android--AsyncTask原理解析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Android -- AsyncTask源码解析

Android AsyncTask工作原理

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Android AsyncTask完全解析，带你从源码的角度彻底理解

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Android AsyncTask 示例及说明 [重复]