1 AsyncTask基础
1.1 AsyncTask作用
AsyncTask是安卓开发中使用的一种轻量级异步任务类。其作用是在线程池中执行后台任务，并在执行过程中将执行进度传递给主线程，当任务执行完毕后，将最终结果传递给主线程。
1.2 AsyncTask产生背景
安卓系统线程分为主线程和子线程，主线程也叫UI线程。主线程主要负责与用户交互。为了更好的用户体验，保证系统不因主线程的阻塞而产生卡顿，安卓系统要求主线程中不能执行耗时任务。例如：IO操作、网络请求等必须在子线程中完成。AsyncTask就是为了适应这种需要而产生。
1.3 AsyncTask使用场景
AsyncTask是一种轻量级的异步线程，虽然使用AsyncTask可以更加方便的执行后台任务与在主线程中访问UI，但是AsyncTask不适合执行特别耗时的后台任务。具体原因会在后续分析中阐明。
1.4 AsyncTask使用方式
AsyncTask原型：
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>
由原型可见AsyncTask是一个泛型抽象类。
参数说明：
| Params | 执行后台任务所需参数类型 |
|---|---|
| Progress | 后台任务执行进度的类型 |
| Result | 后台任务执行完毕后返回结果类型 |
AsyncTask 核心方法：
AsyncTask提供4个核心方法：
1） protected void onPreExecute()
| 执行线程 | 主线程 |
|---|---|
| 调用时间 | 异步任务执行之前 |
| 方法作用 | 异步任务执行前的初始化工作 |
2）protected Result doInBackground(Params...params)
| 执行线程 | 线程池中执行 |
|---|---|
| 调用时间 | 任务开始后到任务结束之前 |
| 方法作用 | 用于执行异步任务 |
3）protected void onProgressUpdate(Prgress...values)
| 执行线程 | 主线程 |
|---|---|
| 调用时间 | 任务开始后到任务结束之前 |
| 方法作用 | 用于更新任务进度 |
4）protected void onPostExecute(Result result)
| 执行线程 | 主线程 |
|---|---|
| 调用时间 | 异步任务执行之后 |
| 方法作用 | 将异步任务的执行结果传递给主线程 |
了解各个参数以及方法含义后我们来看一段官方给出的AsyncTask示例程序：
private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
//任务执行前的准备工作
protected void onPreExecute(){
}
protected Long doInBackground(URL... urls) {
int count = urls.length;
long totalSize = 0;
for (int i = 0; i < count; i++) {
totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
//更新下载进度，publishProgress会调用onProgressUpdate
publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
// Escape early if cancel() is called
if (isCancelled()) break;
}
return totalSize;
}
//主线程中调用，主要用于更新后台任务进度
protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
setProgressPercent(progress[0]);
}
//任务执行完毕
protected void onPostExecute(Long result) {
showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
}
}
DownloadFilesTask类模拟文件下载过程。传入的参数Params类型为URL(文件地址)，后台任务进程参数Progress类型为Integer(下载进度)，后台任务返回结果参数Result类型为Long(总文件大小)。
1.5 AsyncTask使用注意
通过简单的官方示例程序学习了AsyncTask的使用方法，那么使用AsyncTask需要注意以下几个条件：
1）AsyncTask类必须在主线程加载
2）AsyncTask对象必须在主线程创建
3）execute方法必须在主线程调用
4）不要在程序中直接调用AsyncTask提供的4个核心方法
5）一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute
1.6 小结
通过本节的介绍，对AsyncTask有了初步的认识，第二部分将从AsyncTask源码出发，分析AsyncTask的工作原理以及回答本节中留下的问题。
2 源码分析
在第1小节中主要介绍了AsyncTask的基本知识，本节将从源码出发，深层次分析AsyncTask的工作原理。
2.1 AsyncTask对象创建
使用AsyncTask时，一般根据具体的任务继承AsyncTask类，例如：
private class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
protected String doInBackground(String... args1) {
Log.i(TAG, "doInBackground in:" + args1[0]);
int times = 10;
for (int i = 0; i < times; i++) {
publishProgress(i);//提交之后，会执行onProcessUpdate方法
}
Log.i(TAG, "doInBackground out");
return "over";
}
/**
* 在调用cancel方法后会执行到这里
*/
protected void onCancelled() {
Log.i(TAG, "onCancelled");
}
/**
* 在doInbackground之后执行
*/
protected void onPostExecute(String args3) {
Log.i(TAG, "onPostExecute:" + args3);
}
/**
* 在doInBackground之前执行
*/
@Override
protected void onPreExecute() {
Log.i(TAG, "onPreExecute");
}
/**
* @param args2
*/
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... args2) {
Log.i(TAG, "onProgressUpdate:" + args2[0]);
}
}
MyAsyncTask对象的创建必须在主线程中，使用方式为：
new MyAsyncTask().execute("AsyncTask Test");
2.2 execute方法
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
execute方法调用了executeOnExecutor方法并传递参数sDefaultExecutor和params。
再看executeOnExecutor方法：
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
Params... params) {
//判断当前状态
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)");
}
}
//将状态置为运行态
mStatus = Status.RUNNING;
//主线程中最先调用onPreExecute方法，进行准备工作
onPreExecute();
//将参数传给mWorker
mWorker.mParams = params;
//调用线程池，执行任务
exec.execute(mFuture);
return this;
}
executeOnExecutor方法首先判断状态，若处于可执行态，则将状态置为RUNNING。然后调用了onPreExecute方法，交给用户进行执行任务前的准备工作。核心部分在于 exec.execute(mFuture)。exec即sDefaultExecutor。
2.3 sDefaultExecutor串行线程池
查看sDefaultExecutor定义：
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
sDefaultExecutor是一个串行线程池，作用在于任务的排队执行。其源码如下：
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);
}
}
}
从SerialExecutor的源码可以看出，mFuture是插入到mTasks任务队列的对象。当mTasks中没有正在活动的AsyncTask任务，则调用scheduleNext方法执行下一个任务。若一个AsyncTask任务执行完毕，则继续执行下一个AsyncTask任务，直至所有任务执行完毕。通过分析可以发现真正去执行后台任务的是线程池THREAD_POOL_EXECUTOR。
2.4 线程池THREAD_POOL_EXECUTOR
THREAD_POOL_EXECUTOR定义如下：
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;
}
2.5 mFuture并发执行对象
线程池THREAD_POOL_EXECUTOR中执行的Runnable对象为mFuture。
mFuture的定义：
private final FutureTask<Result> mFuture;
mFuture为线程池执行的真正任务，mFuture的执行过程过程是怎样的呢？
再看AsyncTask的构造：
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
//创建mworker对象
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null;
try {
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
} catch (Throwable tr) {
mCancelled.set(true);
throw tr;
} finally {
postResult(result);
}
return result;
}
};
//创建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);
}
}
};
}
通过AsyncTask的构造中可以看到mWorker为FutureTask的构造函数参数，则FutureTask对象中持有mWorker的引用。
FutureTask的构造函数：
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW;
}
FutureTask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);
}
}
FutureTask的run方法中调用了 result = c.call(); 即调用了mWorker的call方法。
2.6 mWorker对象
mWorker的call方法：
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
//call方法
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null;
try {
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
//执行任务
result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
} catch (Throwable tr) {
mCancelled.set(true);
throw tr;
} finally {
postResult(result);
}
return result;
}
};
通过代码可以发现，最终在线程池中执行的是mWorker的call方法，call方法中调用了doInBackground方法，因此可以看出doInBackground方法是在线程池中调用的。
当任务执行完毕后则调用postResult方法：
//任务执行完后调用方法
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
postResult方法发送MESSAGE_POST_RESULT消息和result。
2.7 InternalHandler接收处理消息
InternalHandler代码：
private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@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;
}
}
}
InternalHandler接收到MESSAGE_POST_RESULT时调用result.mTask.finish(result.mData[0]);
2.8 finish方法：
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
finish方法中若任务没有取消则调用onPostExecute方法发送结果，若任务取消则调用onCancelled方法。finish方法是在主线程中执行的。
2.9 onProgressUpdate
通过上述流程已经顺序找到了onPreExecute、doInBackground、onPostExecute方法，那么onProgressUpdate是如何执行的呢？
首先查看 publishProgress方法：
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}
MyAsyncTask示例中在doInBackground中调用publishProgress方法，publishProgress方法发送MESSAGE_POST_PROGRESS消息和进度values，InternalHandler在接收到MESSAGE_POST_PROGRESS消息中调用onProgressUpdate方法。因此onProgressUpdate也是在主线程中调用。
2.10 小结
通过上述一步步的源码分析过程，已经掌握了AsyncTask任务的执行过程。AsyncTask中有两个线程池串行线程池sDefaultExecutor和线程池THREAD_POOL_EXECUTOR。sDefaultExecutor用于任务的排队，THREAD_POOL_EXECUTOR真正的执行任务。线程的切换使用Handler(InternalHandler)实现。
3 问题解答
1）为什么AsyncTask在主线程创建执行？
因为AsyncTask需要在主线程创建InternalHandler，以便onProgressUpdate， onPostExecute ， onCancelled 可以正常更新UI。
2）为什么AsyncTask不适合特别耗时任务？
AsyncTask实际上是一个线程池。如果有线程长时间占用，且没有空闲，则其他线程只能处于等待状态，会造成阻塞。
3）AsyncTask内存泄漏问题
如果AsyncTask被声明为Activity的非静态的内部类，那么AsyncTask会保留一个对创建了AsyncTask的Activity的引用。如果Activity已经被销毁，AsyncTask的后台线程还在执行，它将继续在内存里保留这个引用，导致Activity无法被回收，引起内存泄露。
总结
通过对AsyncTask源码分析，学习了AsyncTask的工作原理，以及在使用AsyncTask的注意事项。希望通过本篇文章的学习可以加深对于AsyncTask的理解，学习其设计思想。如果您觉得有用，请点赞支持一下，您的支持就是我的动力。
