深入了解AsyncTask工作原理

一、 AsyncTask简介

AsyncTask是一种轻量级的异步任务类,它可以在线程池中执行后台的任务,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。

private abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

它提供了Params、Progress和Result这三个泛型参数,其中Params表示参数的类型,Progress表示后台任务执行进度的类型,而Result则表示后台任务的返回结果的类型。

AsyncTask提供了4个核心方法:

  1. preExecute() 主线程中执行,异步任务执行前会被调用
  1. doInBackground(Params...params) 线程池中执行,用于执行异步任务
  2. onProgressUpdate(Progress..values) 主线程执行,当后台任务执行进度发生改变时调用
  3. onPostExecute(Result result) 主线程执行,异步任务执行之后被调用

除了上述四个方法,AsyncTask还提供了onCancelled()方法,同样在主线程中执行,当异步任务被取消时,onCancelled()方法被调用。
下面提供一个实例:

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long>{

    @Override
    protected Long doInBackground(URL... urls) {
        // 执行下载任务
        int count = urls.length;
        long totalSize = 0;
        for (int i=0; i<count; i++){
            totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
            // 当publishProgress被调用时,onProgressUpdate就被被调用,更新界面中的下载进度
            publishProgress((int)((i/(float)count)*100));
            // 判断下载任务是否被外部中断
            if (isCancelled()) break;
        }
        return totalSize;
    }
        
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
        // 更新界面中的下载进度
        setProgressPercent(progress[0]);
    }
        
    @Override
    protected void onPostExecute(Long result) {
        // 当下载任务执行完成后执行
        showDialog("Downloaded" + result + "bytes");
    }
        
}

ps:doInBackground和onProgressUpdate方法它们的参数中均包含...的字样,在Java中表示参数的数量不定

当要执行上述下载任务是,可通过以下方式来完成:

new DownloadFilesTask().execute(url01, url02, url03);

使用AsyncTask需要注意:

  1. AsyncTask的类必须在主线程中加载
  1. AsyncTask的对象必须在主线程中创建
  2. execute必须在UI线程被调用
  3. 不要再程序中直接调用onPreExecute、onPostExecute、doInBackground、onProgressUpdate等方法
  4. 一个AsyncTask对象只能执行一次,即只调用一次excute方法,否则会报运行时异常

二、 AsyncTask的工作原理

为了分析AsyncTask,我们得从AsyncTask的源码入手,首先从它的execute方法开始分析:

@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
   return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}

execute方法又会执行executeOnExecutor方法

@MainThread
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;
}

在executeOnExecutor方法中首先会判断此AsyncTask是否已经在执行或者已经执行完毕,这就是为什么一个AsyncTask对象只能执行一次,即只调用一次excute方法,否则会报运行时异常
如果可以运行,则onPreExecute()方法会首先被调用,然后线程池exec(sDefaultExecutor)开始执行mFuture

mFuture一个FutureTask对象,在new AsyncTask()方法中系统会将AsyncTask的Params参数封装成FutureTask对象,FutureTask是一个并发类,这里充当Runnable的作用

接下来看sDefaultExecutor的execute()方法:

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

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);
        }
    }
}

AsyncTask有两个线程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一个Handler
(InternalHandler),其中线程池SerialExecutor用于任务的排队,而线程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正地执行任务,InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程

从源码可以看出,SerialExecutor的execute方法首先把FutureTask对象插入到任务队列mTasks中,如果这个时候没有正在活动的AsyncTask任务,那么就会调用SerialExecutor的scheduleNext方法来执行下一个AsyncTask任务。当一个AsyncTask任务执行完后,AsyncTask会继续执行其他任务直到所有任务都被执行为止,从这一点可以看出,在默认情况下,AsyncTask是串行执行的

接下里,要看FutureTask的run()方法,run()的方法里会调用mWorker的call()方法,因此mWoker的call()方法最终会在线程池执行:

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);
    }
};

这样就一目了然了,在mWorker的call方法中,首先将mTaskInvoked设为true,表示当前任务已经被调用过了,然后执行Async的doInBackground方法,接着将其返回值传递给postResult方法,它的实现如下:

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

在上面代码中,postResult方法会通过Handler发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息,这个Handler的定义如下:

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;
        }
     }
}

可以发现,这里的Handler对象是一个静态的Handler对象,为了能够将执行环境切换到主线程,这就要求这个Handler必须在主线程中创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化,因此这就要求AsyncTask的类必须在主线程中加载,否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。Handler收到MESSAGE_POST_RESULT消息后会调用AsyncTask的finish方法:

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

如果AsyncTask被取消执行了,那么就调用onCancelled方法,否则就调用onPostExecute方法,可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法,到这里AsyncTask的整个工作过程就分析完毕了。

最后附上自己画的一副粗糙的图,into指进入函数内部,next代表下一个方法

源于《Android开发艺术探索》

三、 AsyncTask思考

多个AsyncTask任务是串行还是并行?

根据我们上面的源码,多个AsyncTask任务是串行执行的(Android3.0版本过后)。
如果需要并行执行,则只需要调用executeOnExecutor(Executor)函数,并把参数设置为并行执行即可。即创建一个单独的线程池(Executors.newCachedThreadPool())。或者最简单的方法法就是使用
executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR),这样起码不用等到前面的都结束了再执行了。 executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR)则与execute()是一样的。

AsyncTask容易引发内存泄漏

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。

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