Android 源码解析AsyncTask（二）

      上篇文章简单说明了AsyncTask的使用，如果你还未了解，请先看这篇文章，Android 源码解析AsyncTask（一）。今天这篇文章详细的从源码的角度解析AsyncTask。

下面通过源码来看看AsyncTask，本文是基于android-24，因为不同平台的AsyncTask源码可能会有区别。

1.首先看AsyncTask的构造函数，

 /**     * 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                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);                }            }        };    }

 Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.

由此看见，AsyncTask的创建必须在UI线程中。

构造函数中，初始化了两个对象，mWorker和mFuture对象，

    private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;    private final FutureTask<Result> mFuture;

其中mWorker是WorkerRunnable类，WorkerRunnable类实现了Callable接口，

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

该类有一个mParams属性，mParams是一个数组，用于保存传递的参数，Callable接口只有一个call方法，

public interface Callable<V> {    /**     * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.     *     * @return computed result     * @throws Exception if unable to compute a result     */    V call() throws Exception;}

再回到初始化的地方，

 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);            }

实现了call方法，该方法中设置mTaskInvoked为true，表示当前任务已经被执行过，设置线程的优先权，然后调用doInBackground(mParams)，将返回的result传递给postResult(result)，最终将执行结果返回。可以看到在call方法中执行了doInBackground()方法。下面看看postResult()方法，

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

很明显，这个地方使用了消息机制，通过Handler向外发送了一个Message，Message的what等于MESSAGE_POST_RESULT，Message的obj为AsyncTaskResult对象，

    private static class AsyncTaskResult<Data> {        final AsyncTask mTask;        final Data[] mData;        AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {            mTask = task;            mData = data;        }    }

AsyncTaskResult类很简单，只是将参数封装给自己。

那么我们就需要找找接受消息的Handler，

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

  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;            }        }    }

可以看出InternalHandler是运行在主线程中的，再来看看它的handleMessage()方法，如果msg.what等于MESSAGE_POST_RESULT，则调用该AsyncTask的finish()方法；如果msg.what等于MESSAGE_POST_PROGRESS，则调用AsyncTask的onProgressUpdate()方法。下面看看AsyncTask的finish()方法，

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

可以看到，如果调用了isCancelled()方法，则执行onCancelled(result)方法，否则调用onPostExecute(result)方法。可以看到这儿执行了onPostExecute(result)方法。
至此，有关mWorker的功能基本就完成了。下面再看看mFuture对象，

        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);                }            }        };

重写了done()方法，

    private void postResultIfNotInvoked(Result result) {        final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();        if (!wasTaskInvoked) {            postResult(result);        }    }

如果wasTaskInvoked等于false，则执行postResult(result)。

至此，有关mWorker和mFuture对象的初始化就介绍完了。

2.下面看AsyncTask如何执行的，我们都知道执行AsyncTask，需要调用execute()方法，

    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;    }

    executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)方法传递了两个参数，第3-13行，是判断该AsyncTask的状态，如果状态不等于Status.PENDING，则会抛异常，这就是为什么一个AsyncTask只能被执行一次的原因。

首先看sDefaultExecutor，

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

可以得知SERIAL_EXECUTOR是一个常量类，所以一个应用程序都会共用同一个SerialExecutor对象，

   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);            }        }    }

public interface Executor {    /**     * Executes the given command at some time in the future.  The command     * may execute in a new thread, in a pooled thread, or in the calling     * thread, at the discretion of the {@code Executor} implementation.     *     * @param command the runnable task     * @throws RejectedExecutionException if this task cannot be     * accepted for execution     * @throws NullPointerException if command is null     */    void execute(Runnable command);}

sDefaultExecutor是SerialExecutor的一个实例，SerialExecutor内部有一个任务队列。

接下来看它的execute()，mTasks.offer(Runnable r)表示将Runnable对象添加到队列的尾部；mTasks.poll()表示检索并移除队列的头部。

当执行execute()方法时，首先将一个Runnable加入到队列的尾部，接着判断mActive是否等于null，如果mActive等于null，然后执行 scheduleNext()方法，该方法从队列的头部获取一个任务，如果该任务不等于null，则执行 THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)。如果是第一次运行，会执行THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)方法。那么THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)是什么东西呢？

    private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();    // We want at least 2 threads and at most 4 threads in the core pool,    // preferring to have 1 less than the CPU count to avoid saturating    // the CPU with background work    private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;    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;    }

哦！原来THREAD_POOL_EXECUTOR是一个线程池啊！最大线程数量，核心线程数量，核心线程的空闲存活时间（有关线程池，详情请看， Android(线程二) 线程池详解）。

我们再次梳理一下AsyncTask的execute()方法整个流程。

(1).调用execute()方法，实际上调用的是executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)；

(2).executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)，首先执行onPreExecute()方法，接着执行exec.execute(mFuture)方法即sDefaultExecutor.execute()，而sDefaultExecutor是SerialExecutor对象，那么也就是调用SerialExecutor.execute()方法，SerialExecutor.execute()方法是将Runnable加入到队列的尾部。第一次运行，那么就启动线程池去运行队列头部任务，执行完毕后，再执行 scheduleNext()方法，该方法判断队列头部是否还有要执行的任务，如果有，那么将继续执行执行线程池；如果有新的任务要执行，那么需要等待上一个任务执行完毕后才执行。

由此，我们可以得知AsyncTask虽然内部有线程池，但是其实还是一个线程一个线程的执行，并不是并发执行的。

以上就是有关AsyncTask的execute()方法的整体描述，下面还是通过一张图说明它的执行过程，

线程池执行的Runnable其实mFuture对象，mFuture对象前面我们已经简单介绍了。下面我们看看mFuture的run()方法，

    public void run() {        if (state != NEW ||            !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, 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);        }    }

其中第6行的callable参数是我们传递的参数mWorker对象，第11行调用了mWorker的call()，也就是会调用我们在AsyncTask的构造方法中初始化mWorker时实现的call()方法，又回到我们之前介绍过的call()方法了。第18、19行，如果ran = true，则执行set(V v)方法，

    protected void set(V v) {        if (U.compareAndSwapInt(this, STATE, NEW, COMPLETING)) {            outcome = v;            U.putOrderedInt(this, STATE, NORMAL); // final state            finishCompletion();        }    }

最终会执行finishCompletion()方法，

   private void finishCompletion() {        // assert state > COMPLETING;        for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {            if (U.compareAndSwapObject(this, WAITERS, q, null)) {                for (;;) {                    Thread t = q.thread;                    if (t != null) {                        q.thread = null;                        LockSupport.unpark(t);                    }                    WaitNode next = q.next;                    if (next == null)                        break;                    q.next = null; // unlink to help gc                    q = next;                }                break;            }        }        done();        callable = null;        // to reduce footprint    }

第21行会执行 done()，也就是会调用我们在AsyncTask的构造方法中初始化mFuture时实现的done()方法，done()方法这里主要是验证postResult()是否被调用了，如果没有被调用，则调用postResult()方法。

通过对FutureTask的说明可以知道，mFuture是mWorker的操作类，它不仅用来实现对AsyncTask任务的操作（cancel，get等），最主要的，实现了mWorker执行结束的操作。

好了，我们基于源码分析AsyncTask就结束了！但是，等等，好像还有一个方法没有分析呢！onProgressUpdate()方法，那么它是如何被调用的呢？首先我们看publishProgress()方法的源码，

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

可以看到，该方法依旧只是，通过Handler向外发送了一个Message，Message的what等于MESSAGE_POST_PROGRESS，Message的obj为AsyncTaskResult对象，又回到之前我们介绍过的InternalHandler了，如果what等于MESSAGE_POST_PROGRESS，则调用AsyncTask的onProgressUpdate()方法，而onProgressUpdate()方法需要我们自己去实现。

   protected void onProgressUpdate(Progress... values) {    }

当手动调用publishProgress()方法时，便会发送一个消息，最终会调用AsyncTask的onProgressUpdate()方法。

通过源码分析完AsyncTask，可以知道AsyncTask内部其实就是线程和Handler的封装，并且它的内部虽然有线程池，但是其实也是同一时刻只有一个线程运行。有关Handler的详情介绍，请看 Android 源码解析Handler处理机制（二）。
下面依旧通过一张图来说明，AsyncTask整个的运行过程，

3. 实例演示AsyncTask中的execute()和executeOnExecutor()。

(1).执行execute()；

同时执行多个AsyncTask。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {    private static final String TAG = "MainActivity";    TextView tv;    Button btn;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);        btn = (Button) findViewById(R.id.btn);        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            @Override            public void onClick(View v) {                start();            }        });    }    class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Void, Void> {        String name;        public DownloadTask(String name) {            this.name = name;        }        @Override        protected Void doInBackground(Void... params) {            try {                Thread.sleep(1000);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            return null;        }        @Override        protected void onPostExecute(Void s) {            super.onPostExecute(s);            SimpleDateFormat simpleDateFormat=new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");            Log.e(TAG, name+"----->执行完毕时间："+ simpleDateFormat.format(new Date())+"" );        }    }    private void start() {        for (int i = 0; i < 10; i++) {            new DownloadTask("AsyncTask"+i).execute();        }    }}

运行后的截图如下，

可以看到当点击按钮时，同时执行了10个AsyncTask，这10个AsyncTask是串行运行的，按顺序一个一个执行。

(2).执行executeOnExecutor()。

    private void start() {        for (int i = 0; i < 10; i++) {            new DownloadTask("AsyncTask"+i).executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);        }    }

执行结果截图，

AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR，这个是系统提供的一个线程池，核心为5条，最大128条。

可以看到当点击按钮时，同时执行了10个AsyncTask，首先同时执行了5个AsyncTask（因为核心线程数量是5,），这5个AsyncTask执行完毕后，接着在执行剩下的5个AsyncTask。

可以看到使用executeOnExecutor()，可以达到并发处理的效果。具体的并发处理逻辑是依靠传递的线程池参数。当然，线程池我们可以使用系统的或者自定义。有关线程池，详情请看 Android(线程二) 线程池详解 。

4.总结。

1.创建AsyncTask，必须在主线程中；

2.执行AsyncTask的 execute()方法，要在主线程中；

3.不要手动调用AsyncTask的几个方法，onPreExecute()，doInBackground()，onProgressUpdate()，onPostExecute()；

4.一个任务实例只能执行一次，否则再次执行将抛出异常；

5.在Android1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，Android1.6的时候AsyncTask开始采用线程池理财并行任务，但是从Android3.0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Android3.0以及后续的版本中，我们仍然可以通过AsyncTask的executeOnExecutor方法并行地执行任务；

6.AsyncTask本质对线程和Handler的封装，它里面虽然有线程池，但是同时只有一个线程在运行，所以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。

PS：异步任务是一个匿名内部类，因此它对当前Activity有一个隐式引用。如果Activity在销毁之前，任务还未完成， 那么将导致Activity的内存资源无法回收，造成内存泄漏。那么该怎么解决呢？代码如下所示，

    static class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void,Void,Void>{        private WeakReference<Context> mReference;        public MyAsyncTask(Context context) {            mReference = new WeakReference<Context>(context);        }        @Override        protected Void doInBackground(Void... voids) {            //执行任务            return null;        }        @Override        protected void onPostExecute(Void aVoid) {            super.onPostExecute(aVoid);            MainActivity activity=(MainActivity) mReference.get();            if(activity!=null){                //执行操作            }        }    }