基础篇-Android异步机制，AsynaTask源码解析与Handler对比

一.Android的异步机制

在Android中实现异步任务机制有两种方式，Handler和AsyncTask。

（1）Handler模式需要为每一个任务创建一个新的线程，任务完成后通过Handler实例向对应线程发送消息，完成事件处理，这种方式对于整个过程的控制比较精细，但也是有缺点的，例如代码相对臃肿，在多个任务同时执行时，对多线程进行精确的控制复杂。

（2）1.5中引入AsyncTask，它使创建异步任务变得更加简单，不再需要编写任务线程和Handler实例即可完成相同的任务。它内部是基于handler实现，加入了多线程任务的控制。AsyncTask是对Thread+Handler良好的封装轻量级异步类。可以直接继承AsyncTask,在类中实现异步操作,并提供接口反馈当前异步执行的程度(可以通过接口实现UI进度更新),最后反馈执行的结果给UI主线程.

（3）优缺点对比：

AsyncTask：简单，便捷。使用轻量级快速更新界面。

Handler:灵活，过程控制精细。可以自定义实现多种线程，对执行过程更加控制比较精细。

至于实际情况下，根据个人习惯来谈谈：

AsyncTask轻量，简单便捷，那么在对整个过程的控制要求不是很复杂精细的情况下使用，比如：层做过一个点餐，菜品飞到购物车的动画效果。比如我们每点一道菜，需要菜的小图，飞行轨迹到达购物车图标所在的地方。飞行轨迹动画一般几百毫秒，那么在点了一道菜，正在飞往购物车，有点一下，这样屏幕上，应该是有一串菜品飞往购物车的轨迹更新，但是这个过程中可能存在一些复杂数据等操作，那么我们就需要把这些并行计算放到异步线程中去操作，然后快速更新UI界面上其对应的动画模块的属性。线程池并发执行，避免计算耗时，至浪费时间，渲染卡顿，性能问题等。这种过程如果利用Handler机制实现，控制将比较繁琐。

当然AsyncTask是Runnable和Handler封装的轻量类。那么其适用性就受到了限制。

实际适用中，我们可以自定义Thread，封装Handler来处理我们特定的过程。比如自定义一个空间，里面异步消息处理当然是Handler来处理，封装后的AsyncTask根本不能处理。看到网上有人在讨论他们的性能等问题，我只想说，虽然AsyncTask是轻量级实现，但是毕竟是自己封装的一些东西进去。没有基础Handler的性能高，但应该是很微小的一点吧。所以具体使用看实际情况与偏好吧O(∩_∩)O~，下面来带大家看看；AsyncTask到底是如何实现的。

二.AsyncTask源码解析

1.基本用法

首先来看一下AsyncTask的基本用法，由于AsyncTask是一个抽象类，所以如果我们想使用它，就必须要创建一个子类去继承它。

在继承时我们可以为AsyncTask类指定三个泛型参数，这三个参数的用途如下：

（1）. Params

在执行AsyncTask时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用。

（2）. Progress

后台任务执行时，如果需要在界面上显示当前的进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位。

（3）. Result

当任务执行完毕后，如果需要对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型。

我们还需要去重写AsyncTask中的几个方法才能完成对任务的定制。经常需要去重写的方法有以下四个：

（1）. onPreExecute()

这个方法会在后台任务开始执行之间调用，用于进行一些界面上的初始化操作，比如显示一个进度条对话框等。

（2）. doInBackground(Params...)

这个方法中的所有代码都会在子线程中运行，我们应该在这里去处理所有的耗时任务。任务一旦完成就可以通过return语句来将任务的执行结果进行返回，如果AsyncTask的第三个泛型参数指定的是Void，就可以不返回任务执行结果。注意，在这个方法中是不可以进行UI操作的，如果需要更新UI元素，比如说反馈当前任务的执行进度，可以调用publishProgress(Progress...)方法来完成。

（3）. onProgressUpdate(Progress...)

当在后台任务中调用了publishProgress(Progress...)方法后，这个方法就很快会被调用，方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对UI进行操作，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应的更新。

（4）. onPostExecute(Result)

当后台任务执行完毕并通过return语句进行返回时，这个方法就很快会被调用。返回的数据会作为参数传递到此方法中，可以利用返回的数据来进行一些UI操作，比如说提醒任务执行的结果，以及关闭掉进度条对话框等。

class testTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        showMyShortTip("准备工作");       
    }

    @Override
    protected Boolean doInBackground(Void... params) {
        try {
            while (true) {
                int value = test();
                publishProgress(value);
                if (value >= 100) {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        showMyShortTip("主线程当前进度:"+values);
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(Boolean result) {
        if (result) {
            showMyShortTip("执行成功");
        } else {
            showMyShortTip("执行失败");
        }
    }
}

new testTask().execute();

2.AsyncTask源码分析

从执行过程，我们看一看到在启动某一个任务之前，要先new出它的实例，然后在调用Execute（）执行。

那么先来解析构造函数，在来看执行过程。

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);
            }
        }
    };
}

如上所示并没有任何具体的逻辑会得到执行，只是初始化了两个变量，mWorker和mFuture，并在初始化mFuture的时候将mWorker作为参数传入。mWorker是一个Callable对象，mFuture是一个FutureTask对象（继承了Runable接口，后续run（）方法执行，后面再详解），这两个变量会暂时保存在内存中，稍后执行会用到它们。

关于执行execute方法的代码。

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;
}

这里率先调用了onPreExecute（）,我们可以在主线程中先执行预备开始的操作。

将执行时的参数，传入mworker，由构造函数，可知，mFuture中有mWorker的引用，那么参数也传入，继承了Runable接口的类中，之后线程池调用执行。

显而易见关于后台任务执行方法 doInBackground(Params…)，是在mWorker的接口call调用时，执行的。

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));
    }
};

并且将执行结构通过postResult，去分发响应，在在postresult'方法。

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

通过sHandler，进行消息响应。

或者是调用了publicProgress来更新进度

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

在来看Handler的定义。

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;
        }
    }
}

首先根据标记判断，消息类型，这里只有2中，返回执行结果或返回执行进度，这里返回执行结构，那么我们在来看下AsyncTask的finish（）方法定义。

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

如果取消，那么执行取消操作，不是的话，就调用我们重写的onPostExecute,来进行结果处理。进行进度更新的也是一样。

那么引起这一系列处理是，mWorker的call（）。接下来，继续看什么时候调用了这个方法呢。

现在来看看线程池执行mFuture的具体过程。

exec.execute(mFuture);

默认的线程池是这个

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

来具体看看这个默认的实现

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);
        }
    }

}

看到里面有一个双端队列ArrayDeque，来每次offer新加一个新建Runnable添加进队列，里面阻塞执行run方法，，不管成功与否，只有结束时，才去执行下一个。第一次执行的时候，mActivi当前活跃Runnable肯定为空，需要初始启动。这样以串行读取执行的方式，来模拟单线程池模式。

接下来我们继续去看mFuture实现的Runnable接口，run（）方法是如何实现的。

private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;

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

看mWorker的实现，就是实现Callable接口，并且缓存了parems参数

private final FutureTask<Result> mFuture;

在来看Future的构造函数：

public FutureTask(Callable<V> callable) {
    if (callable == null)
        throw new NullPointerException();
    this.callable = callable;
    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

其实就是将Callable接口实现，传递给FutureTask去执行，这边在来关注run（）方法的实现。

public void run() {
    if (state != NEW ||
        !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                     null, Thread.currentThread()))
        return;
    try {
        Callable<V> c = callable;
        if (c != null && state == NEW) {
            V result;
            boolean ran;
            try {
                result = c.call();
                ran = true;
            } catch (Throwable ex) {
                result = null;
                ran = false;
                setException(ex);
            }
            if (ran)
                set(result);
        }
    } finally {
        // runner must be non-null until state is settled to
        // prevent concurrent calls to run()
        runner = null;
        // state must be re-read after nulling runner to prevent
        // leaked interrupts
        int s = state;
        if (s >= INTERRUPTING)
            handlePossibleCancellationInterrupt(s);
    }
}

那么介绍到这里，基本AsyncTask的基本执行流程的代码算是介绍介绍完了。接下来随便谈谈AsyncTask的一些

关于一些扩展需要注意的点：

SerialExecutor也是AsyncTask在3.0版本以后做了最主要的修改的地方，它在AsyncTask中是以常量的形式被使用的，因此在整个应用程序中的所有AsyncTask实例都会共用同一个SerialExecutor。

如果我们希望一些任务能够并发执行，我们可以自己定义线程池的规则，后调用执行。

可以看到，这里规定同一时刻能够运行的线程数为5个，线程池总大小为128。也就是说当我们启动了10个任务时，只有5个任务能够立刻执行，另外的5个任务则需要等待，当有一个任务执行完毕后，第6个任务才会启动，以此类推。而线程池中最大能存放的线程数是128个，当我们尝试去添加第129个任务时，程序就会崩溃。

Executor exec = new ThreadPoolExecutor(5, 128, 10,
        TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
new testTask().executeOnExecutor(exec);