由于Android的特性，如果要执行耗时操作，则必须方法子线程中执行。除了Thread可以开启子线程外，Android中扮演线程角色的有很多。本篇文章主要介绍AsyncTask,一个执行异步任务的类，底层是采用线程池实现的。
一、Android中的线程
在操作系统中，线程是操作系统调度的最小单元，同时线程又是一种受限的系统资源，即线程不可能无限制地产生，并且线程的创建和销毁都会有相应的开销。当系统中存在大量的线程时，系统会通过会时间片轮转的方式调度每个线程，因此线程不可能做到绝对的并行。
如果在一个进程中频繁地创建和销毁线程，显然不是高效的做法。正确的做法是采用线程池，一个线程池中会缓存一定数量的线程，通过线程池就可以避免因为频繁创建和销毁线程所带来的系统开销。
关于线程池的理解，参考Java线程池详解，Android同样适用。
二、AsyncTask简介
AsyncTask是一个抽象类，它是由Android封装的一个轻量级异步类（轻量体现在使用方便、代码简洁），它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新UI。
AsyncTask的内部封装了两个线程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一个Handler(InternalHandler)。
其中SerialExecutor线程池用于任务的排队，让需要执行的多个耗时任务，按顺序排列，THREAD_POOL_EXECUTOR线程池才真正地执行任务，InternalHandler用于从工作线程切换到主线程。
1.AsyncTask的泛型参数
AsyncTask的类声明如下：
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>
AsyncTask是一个抽象泛型类。
其中，三个泛型类型参数的含义如下：
Params：开始异步任务执行时传入的参数类型；
Progress：异步任务执行过程中，返回下载进度值的类型；
Result：异步任务执行完成后，返回的结果类型；
如果AsyncTask确定不需要传递具体参数，那么这三个泛型参数可以用Void来代替。
有了这三个参数类型之后，也就控制了这个AsyncTask子类各个阶段的返回类型，如果有不同业务，我们就需要再另写一个AsyncTask的子类进行处理。
2.AsyncTask的核心方法
** onPreExecute()**
这个方法会在后台任务开始执行之间调用，在主线程执行。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。
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。
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，在主线程中进行，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应的更新。
onPostExecute(Result)
当doInBackground(Params...)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，在主线程中进行，比如说提醒任务执行的结果，以及关闭掉进度条对话框等。
上面几个方法的调用顺序：
onPreExecute() --> doInBackground() --> publishProgress() --> onProgressUpdate() --> onPostExecute()
如果不需要执行更新进度则为onPreExecute() --> doInBackground() --> onPostExecute(),
除了上面四个方法，AsyncTask还提供了onCancelled()方法，它同样在主线程中执行，当异步任务取消时，onCancelled()会被调用，这个时候onPostExecute()则不会被调用，但是要注意的是，AsyncTask中的cancel()方法并不是真正去取消任务，只是设置这个任务为取消状态，我们需要在doInBackground()判断终止任务。就好比想要终止一个线程，调用interrupt()方法，只是进行标记为中断，需要在线程内部进行标记判断然后中断线程。
3.AsyncTask的简单使用
class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {
@Override
protected void onPreExecute() {
progressDialog.show();
}
@Override
protected Boolean doInBackground(Void... params) {
try {
while (true) {
int downloadPercent = doDownload();
publishProgress(downloadPercent);
if (downloadPercent >= 100) {
break;
}
}
} catch (Exception e) {
return false;
}
return true;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
progressDialog.setMessage("当前下载进度：" + values[0] + "%");
}
@Override
protected void onPostExecute(Boolean result) {
progressDialog.dismiss();
if (result) {
Toast.makeText(context, "下载成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
} else {
Toast.makeText(context, "下载失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
}
这里我们模拟了一个下载任务，在doInBackground()方法中去执行具体的下载逻辑，在onProgressUpdate()方法中显示当前的下载进度，在onPostExecute()方法中来提示任务的执行结果。如果想要启动这个任务，只需要简单地调用以下代码即可：
new DownloadTask().execute();
4.使用AsyncTask的注意事项
①异步任务的实例必须在UI线程中创建，即AsyncTask对象必须在UI线程中创建。
②execute(Params... params)方法必须在UI线程中调用。
③不要手动调用onPreExecute()，doInBackground(Params... params)，onProgressUpdate(Progress... values)，onPostExecute(Result result)这几个方法。
④不能在doInBackground(Params... params)中更改UI组件的信息。
⑤一个任务实例只能执行一次，如果执行第二次将会抛出异常。
三、AsyncTask的源码分析
先从初始化一个AsyncTask时，调用的构造函数开始分析。
public AsyncTask() {
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;
}
};
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);
}
}
};
}
这段代码虽然看起来有点长，但实际上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，这两个变量会暂时保存在内存中，稍后才会用到它们。 FutureTask实现了Runnable接口，关于这部分内容可以看这篇文章。
mWorker中的call()方法执行了耗时操作，即result = doInBackground(mParams);,然后把执行得到的结果通过postResult(result);,传递给内部的Handler跳转到主线程中。在这里这是实例化了两个变量，并没有开启执行任务。
那么mFuture对象是怎么加载到线程池中，进行执行的呢？
接着如果想要启动某一个任务，就需要调用该任务的execute()方法，因此现在我们来看一看execute()方法的源码，如下所示：
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
调用了executeOnExecutor()方法,具体执行逻辑在这个方法里面：
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;
}
可以 看出，先执行了onPreExecute()方法，然后具体执行耗时任务是在exec.execute(mFuture)，把构造函数中实例化的mFuture传递进去了。
exec具体是什么？
从上面可以看出具体是sDefaultExecutor，再追溯看到是SerialExecutor类，具体源码如下：
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);
}
}
}
终于追溯到了调用了SerialExecutor 类的execute方法。SerialExecutor 是个静态内部类，是所有实例化的AsyncTask对象公有的，SerialExecutor 内部维持了一个队列，通过锁使得该队列保证AsyncTask中的任务是串行执行的，即多个任务需要一个个加到该队列中，然后执行完队列头部的再执行下一个，以此类推。
在这个方法中，有两个主要步骤。
①向队列中加入一个新的任务，即之前实例化后的mFuture对象。
②调用 scheduleNext()方法，调用THREAD_POOL_EXECUTOR执行队列头部的任务。
由此可见SerialExecutor 类仅仅为了保持任务执行是串行的，实际执行交给了THREAD_POOL_EXECUTOR。
THREAD_POOL_EXECUTOR又是什么？
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
实际是个线程池，开启了一定数量的核心线程和工作线程。然后调用线程池的execute()方法。执行具体的耗时任务，即开头构造函数中mWorker中call()方法的内容。先执行完doInBackground()方法，又执行postResult()方法，下面看该方法的具体内容：
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
该方法向Handler对象发送了一个消息，下面具体看AsyncTask中实例化的Hanlder对象的源码：
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InternalHandler 中，如果收到的消息是MESSAGE_POST_RESULT，即执行完了doInBackground()方法并传递结果，那么就调用finish()方法。
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
如果任务已经取消了，回调onCancelled()方法，否则回调 onPostExecute()方法。
如果收到的消息是MESSAGE_POST_PROGRESS，回调onProgressUpdate()方法，更新进度。
InternalHandler是一个静态类，为了能够将执行环境切换到主线程，因此这个类必须在主线程中进行加载。所以变相要求AsyncTask的类必须在主线程中进行加载。
到此为止，从任务执行的开始到结束都从源码分析完了。
AsyncTask的串行和并行
从上述源码分析中分析得到，默认情况下AsyncTask的执行效果是串行的，因为有了SerialExecutor类来维持保证队列的串行。如果想使用并行执行任务，那么可以直接跳过SerialExecutor类，使用executeOnExecutor()来执行任务。
四、AsyncTask使用不当的后果
1.）生命周期
AsyncTask不与任何组件绑定生命周期，所以在Activity/或者Fragment中创建执行AsyncTask时，最好在Activity/Fragment的onDestory()调用 cancel(boolean)；
2.)内存泄漏
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。
3.) 结果丢失
屏幕旋转或Activity在后台被系统杀掉等情况会导致Activity的重新创建，之前运行的AsyncTask（非静态的内部类）会持有一个之前Activity的引用，这个引用已经无效，这时调用onPostExecute()再去更新界面将不再生效。
