Android源码分析—带你认识不一样的AsyncTask

前言

什么是AsyncTask，相信搞过android开发的朋友们都不陌生。AsyncTask内部封装了Thread和Handler，可以让我们在后台进行计算并且把计算的结果及时更新到UI上，而这些正是Thread+Handler所做的事情，没错，AsyncTask的作用就是简化Thread+Handler，让我们能够通过更少的代码来完成一样的功能，这里，我要说明的是：AsyncTask只是简化Thread+Handler而不是替代，实际上它也替代不了。同时，AsyncTask从最开始到现在已经经过了几次代码修改，任务的执行逻辑慢慢地发生了改变，并不是大家所想象的那样：AsyncTask是完全并行执行的就像多个线程一样，其实不是的，所以用AsyncTask的时候还是要注意，下面会一一说明。

这里先给出AsyncTask的一个例子：

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]);               publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));               // Escape early if cancel() is called               if (isCancelled()) break;           }           return totalSize;       }         protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {           setProgressPercent(progress[0]);       }         protected void onPostExecute(Long result) {           showDialog("Downloaded " + result + " bytes");       }   }  

使用AsyncTask的规则

• AsyncTask的类必须在UI线程加载（从4.1开始系统会帮我们自动完成）
• AsyncTask对象必须在UI线程创建
• execute方法必须在UI线程调用
  
• 不要在你的程序中去直接调用onPreExecute(), onPostExecute, doInBackground, 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
• AsyncTask不是被设计为处理耗时操作的，耗时上限为几秒钟，如果要做长耗时操作，强烈建议你使用Executor，ThreadPoolExecutor以及FutureTask
• 在1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，1.6的时候AsyncTask开始采用线程池里处理并行任务，但是从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

AsyncTask到底是串行还是并行？

给大家做一下实验，请看如下实验代码：代码很简单，就是点击按钮的时候同时执行5个AsyncTask，每个AsyncTask休眠3s，同时把每个AsyncTask执行结束的时间打印出来，这样我们就能观察出到底是串行执行还是并行执行。

@Override  public void onClick(View v) {      if (v == mButton) {          new MyAsyncTask("AsyncTask#1").execute("");          new MyAsyncTask("AsyncTask#2").execute("");          new MyAsyncTask("AsyncTask#3").execute("");          new MyAsyncTask("AsyncTask#4").execute("");          new MyAsyncTask("AsyncTask#5").execute("");      }    }    private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {        private String mName = "AsyncTask";        public MyAsyncTask(String name) {          super();          mName = name;      }        @Override      protected String doInBackground(String... params) {          try {              Thread.sleep(3000);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }          return mName;      }        @Override      protected void onPostExecute(String result) {          super.onPostExecute(result);          SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");          Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));      }  }  

我找了2个手机，系统分别是4.1.1和2.3.3，按照我前面的描述，AsyncTask在4.1.1应该是串行的，在2.3.3应该是并行的，到底是不是这样呢？请看Log

Android 4.1.1上执行：从下面Log可以看出，5个AsyncTask共耗时15s且时间间隔为3s，很显然是串行执行的

Android 2.3.3上执行：从下面Log可以看出，5个AsyncTask的结束时间是一样的，很显然是并行执行

结论：从上面的两个Log可以看出，我前面的描述是完全正确的。下面请看源码，让我们去了解下其中的原理。

源码分析

/*  * Copyright (C) 2008 The Android Open Source Project  *  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");  * you may not use this file except in compliance with the License.  * You may obtain a copy of the License at  *  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  *  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  * See the License for the specific language governing permissions and  * limitations under the License.  */    package android.os;    import java.util.ArrayDeque;  import java.util.concurrent.BlockingQueue;  import java.util.concurrent.Callable;  import java.util.concurrent.CancellationException;  import java.util.concurrent.Executor;  import java.util.concurrent.ExecutionException;  import java.util.concurrent.FutureTask;  import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;  import java.util.concurrent.ThreadFactory;  import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;  import java.util.concurrent.TimeUnit;  import java.util.concurrent.TimeoutException;  import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;  import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;    public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {      private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";        //获取当前的cpu核心数      private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();      //线程池核心容量      private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;      //线程池最大容量      private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;      //过剩的空闲线程的存活时间      private static final int KEEP_ALIVE = 1;      //ThreadFactory 线程工厂，通过工厂方法newThread来获取新线程      private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {          //原子整数，可以在超高并发下正常工作          private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);            public Thread newThread(Runnable r) {              return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());          }      };      //静态阻塞式队列，用来存放待执行的任务，初始容量：128个      private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =              new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);        /**      * 静态并发线程池，可以用来并行执行任务，尽管从3.0开始，AsyncTask默认是串行执行任务      * 但是我们仍然能构造出并行的AsyncTask      */      public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR              = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,                      TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);        /**      * 静态串行任务执行器，其内部实现了串行控制，      * 循环的取出一个个任务交给上述的并发线程池去执行      */      public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();      //消息类型：发送结果      private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;      //消息类型：更新进度      private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;      /**静态Handler，用来发送上述两种通知，采用UI线程的Looper来处理消息      * 这就是为什么AsyncTask必须在UI线程调用，因为子线程      * 默认没有Looper无法创建下面的Handler，程序会直接Crash      */      private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();      //默认任务执行器，被赋值为串行任务执行器，就是它，AsyncTask变成串行的了      private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;      //如下两个变量我们先不要深究，不影响我们对整体逻辑的理解      private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;      private final FutureTask<Result> mFuture;      //任务的状态 默认为挂起，即等待执行，其类型标识为易变的（volatile）      private volatile Status mStatus = Status.PENDING;      //原子布尔型，支持高并发访问，标识任务是否被取消      private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean();      //原子布尔型，支持高并发访问，标识任务是否被执行过      private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();        /*串行执行器的实现，我们要好好看看，它是怎么把并行转为串行的      *目前我们需要知道，asyncTask.execute(Params ...)实际上会调用      *SerialExecutor的execute方法，这一点后面再说明。也就是说：当你的asyncTask执行的时候，      *首先你的task会被加入到任务队列，然后排队，一个个执行      */      private static class SerialExecutor implements Executor {          //线性双向队列，用来存储所有的AsyncTask任务          final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();          //当前正在执行的AsyncTask任务          Runnable mActive;            public synchronized void execute(final Runnable r) {              //将新的AsyncTask任务加入到双向队列中              mTasks.offer(new Runnable() {                  public void run() {                      try {                          //执行AsyncTask任务                          r.run();                      } finally {                          //当前AsyncTask任务执行完毕后，进行下一轮执行，如果还有未执行任务的话                          //这一点很明显体现了AsyncTask是串行执行任务的，总是一个任务执行完毕才会执行下一个任务                          scheduleNext();                      }                  }              });              //如果当前没有任务在执行，直接进入执行逻辑              if (mActive == null) {                  scheduleNext();              }          }            protected synchronized void scheduleNext() {              //从任务队列中取出队列头部的任务，如果有就交给并发线程池去执行              if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {                  THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);              }          }      }        /**      * 任务的三种状态      */      public enum Status {          /**          * 任务等待执行          */          PENDING,          /**          * 任务正在执行          */          RUNNING,          /**          * 任务已经执行结束          */          FINISHED,      }        /** 隐藏API：在UI线程中调用，用来初始化Handler */      public static void init() {          sHandler.getLooper();      }        /** 隐藏API：为AsyncTask设置默认执行器 */      public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {          sDefaultExecutor = exec;      }        /**      * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.      */      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));              }          };            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);                  }              }          };      }        private void postResultIfNotInvoked(Result result) {          final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();          if (!wasTaskInvoked) {              postResult(result);          }      }      //doInBackground执行完毕，发送消息      private Result postResult(Result result) {          @SuppressWarnings("unchecked")          Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,                  new AsyncTaskResult<Result>(this, result));          message.sendToTarget();          return result;      }        /**      * 返回任务的状态      */      public final Status getStatus() {          return mStatus;      }        /**      * 这个方法是我们必须要重写的，用来做后台计算      * 所在线程：后台线程      */      protected abstract Result doInBackground(Params... params);        /**      * 在doInBackground之前调用，用来做初始化工作      * 所在线程：UI线程      */      protected void onPreExecute() {      }        /**      * 在doInBackground之后调用，用来接受后台计算结果更新UI      * 所在线程：UI线程      */      protected void onPostExecute(Result result) {      }        /**      * Runs on the UI thread after {@link #publishProgress} is invoked.      /**      * 在publishProgress之后调用，用来更新计算进度      * 所在线程：UI线程      */      protected void onProgressUpdate(Progress... values) {      }         /**      * cancel被调用并且doInBackground执行结束，会调用onCancelled，表示任务被取消      * 这个时候onPostExecute不会再被调用，二者是互斥的，分别表示任务取消和任务执行完成      * 所在线程：UI线程      */      @SuppressWarnings({"UnusedParameters"})      protected void onCancelled(Result result) {          onCancelled();      }                protected void onCancelled() {      }        public final boolean isCancelled() {          return mCancelled.get();      }        public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {          mCancelled.set(true);          return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);      }        public final Result get() throws InterruptedException, ExecutionException {          return mFuture.get();      }        public final Result get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,              ExecutionException, TimeoutException {          return mFuture.get(timeout, unit);      }        /**      * 这个方法如何执行和系统版本有关，在AsyncTask的使用规则里已经说明，如果你真的想使用并行AsyncTask，      * 也是可以的，只要稍作修改      * 必须在UI线程调用此方法      */      public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {          //串行执行          return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);          //如果我们想并行执行，这样改就行了，当然这个方法我们没法改          //return executeOnExecutor(THREAD_POOL_EXECUTOR, params);      }        /**      * 通过这个方法我们可以自定义AsyncTask的执行方式，串行or并行，甚至可以采用自己的Executor      * 为了实现并行，我们可以在外部这么用AsyncTask：      * asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Params... params);      * 必须在UI线程调用此方法      */      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;          //这里#onPreExecute会最先执行          onPreExecute();            mWorker.mParams = params;          //然后后台计算#doInBackground才真正开始          exec.execute(mFuture);          //接着会有#onProgressUpdate被调用，最后是#onPostExecute            return this;      }        /**      * 这是AsyncTask提供的一个静态方法，方便我们直接执行一个runnable      */      public static void execute(Runnable runnable) {          sDefaultExecutor.execute(runnable);      }        /**      * 打印后台计算进度，onProgressUpdate会被调用      */      protected final void publishProgress(Progress... values) {          if (!isCancelled()) {              sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,                      new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();          }      }        //任务结束的时候会进行判断，如果任务没有被取消，则onPostExecute会被调用      private void finish(Result result) {          if (isCancelled()) {              onCancelled(result);          } else {              onPostExecute(result);          }          mStatus = Status.FINISHED;      }        //AsyncTask内部Handler，用来发送后台计算进度更新消息和计算完成消息      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;              }          }      }        private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {          Params[] mParams;      }        @SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})      private static class AsyncTaskResult<Data> {          final AsyncTask mTask;          final Data[] mData;            AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {              mTask = task;              mData = data;          }      }  }  

让你的AsyncTask在3.0以上的系统中并行起来

通过上面的源码分析，我已经给出了在3.0以上系统中让AsyncTask并行执行的方法，现在，让我们来试一试，代码还是之前采用的测试代码，我们要稍作修改，调用AsyncTask的executeOnExecutor方法而不是execute，请看：

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB)  @Override  public void onClick(View v) {      if (v == mButton) {          new MyAsyncTask("AsyncTask#1").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");          new MyAsyncTask("AsyncTask#2").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");          new MyAsyncTask("AsyncTask#3").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");          new MyAsyncTask("AsyncTask#4").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");          new MyAsyncTask("AsyncTask#5").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");      }    }    private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {        private String mName = "AsyncTask";        public MyAsyncTask(String name) {          super();          mName = name;      }        @Override      protected String doInBackground(String... params) {          try {              Thread.sleep(3000);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }          return mName;      }        @Override      protected void onPostExecute(String result) {          super.onPostExecute(result);          SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");          Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));      }  }  

下面是系统为4.1.1手机打印出的Log：很显然，我们的目的达到了，成功的让AsyncTask在4.1.1的手机上并行起来了，很高兴吧！希望这篇文章对你有用。