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Android AysncTask 从源码角度简单理解它的使用限制原因

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龙衣袭
2018.07.18 23:56* 字数 1359

AsyncTask 介绍

AsyncTask 是一种轻量级的异步任务类,他可以在线程池中执行后台任务,但是 AsyncTask 并不适合执行特别耗时的后台任务,对于特别耗时的任务,建议使用线程池。

查看 AsyncTask 源码可知道其不适合执行特别耗时的任务:

<p>AsyncTask is designed to be a helper class around {@link Thread} and {@link Handler}
* and does not constitute a generic threading framework. AsyncTasks should ideally be
* used for short operations (a few seconds at the most.) If you need to keep threads
* running for long periods of time, it is highly recommended you use the various APIs
* provided by the <code>java.util.concurrent</code> package such as {@link Executor},
* {@link ThreadPoolExecutor} and {@link FutureTask}.</p>

AsyncTask 是一个抽象的泛型类,他提供了 Params,Progress,Result 这三个泛型参数,Params 表示参数的类型,Progress 表示后台任务执行的进度,Result 表示后台任务的返回结果的类型,如果 AsyncTask 不需要床底参数,三个参数可直接用 Void 表示。

AsyncTask 提供了几个核心方法,它们的含义如下:

  • onPreExecute()
    主线程执行,在异步任务开始之前执行,在该方法中可以做一些准备工作

  • doInBackground(Params...params)
    线程池中执行,此方法用于执行异步任务,params 参数表示异步任务的输入参数,在该方法中可以调用publishProgress(Integer...values);来更新任务进度,而该方法会调用onProgressUpdate()方法。

  • onProgressUpdate(Progress...values)
    主线程中执行, 当后台任务的执行进度发生改变时会调用该方法。

  • onCancelled(Long aLong)
    主线程中执行,当任务被取消时,onPostExecute方法不会被调用。取消任务的方法是:

if (task.getStatus() == AsyncTask.Status.RUNNING){
    task.cancel(true) ;
}
  • onPostExecute(Result result)
    主线程中执行,在异步任务执行完成之后,该方法会被调用,其中result参数是后台任务的返回值,即doInBackground()的返回值。

AsyncTask 使用时候的一些限制

AsyncTask 在具体的使用过程中会有一些条件限制,主要有以下几点:

  • AsyncTask 的类必须在主线程中加载,在 android4.1 以上已经被系统自动完成。

因为源码中Handler对象是一个静态的成员对象,而静态成员对象在加载类时会自动进行初始化。 又因为Handler对象是在主线程中创建,所以AsyncTask类也是在主线程中加载。

  • AsyncTask 的对象必须在主线程中创建

因为 AsyncTask是封装了ThreadHandler,为了能够将执行环境切换到主线程这就要求源码中的Handler对象必须在主线程中创建。

  • execute 方法必须在 UI 线程中加载
    因为exrcute()调用的executeOnExecutor()中执行了的onPreExecute();方法,该方法是在UI线程中执行,所以execute 方法必须在 UI 线程中加载

  • 不要在程序中直接调用 onPreExecute()、onPostExecute、doInBackgroung()和 onProgressUpdate()

  • 一个 AsyncTask 对象只能执行一次,即只能调用一次 execute 方法,否则会报运行时异常。源码中写道:

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)");
    }
}
  • 在 Android 1.6 之前,AsyncTask 是串行执行任务,Android 1.6 之后开始采用线程池来处理并行任务,但是从 Android 3.0 开始,为了避免 AsyncTask 所带来的并发错误, AsyncTask 有采用一个线程来串行执行任务。尽管如此,在 Android 3.0 即后续的版本中,我们仍然可以通过 AsyncTask 的 executeOnExecutor 方法来并行的执行任务。

AsyncTask 工作原理分析

找到入口 execute() 方法一路跟踪。

进入 execute() 该方法又调用 executeOnExecutor() 方法。

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

在 executeOnExecutor 方法中发现先调用了onPreExcute()方法,然后开始执行线程池中的任务。

@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;
    // 进行初始化
    onPreExecute();

    mWorker.mParams = params;
    // 线程池开始执行
    exec.execute(mFuture);

    return this;
}

跟进execute()发现它是Executor接口中的一个方法,那么就找找exec是什么?

/** @hide */
public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {
    sDefaultExecutor = exec;
}

sDefaultExecutor被赋值为:

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

SERIAL_EXECUTORSerialExecutor的实例:

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

SerialExecutor的实现如下:

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) {
            // 通过线程池去执行任务
            THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
        }
    }
}

从上面的代码可以知道AsyncTask默认是串行执行的,因为在mTask任务队列中没有正在活动的 AsyncTask 任务才会执行SerialExecutor 的 scheduleNext 方法去执行下一个任务。

那么它是如何在得到任务进度和执行的结果呢?
在构造函数中又这么一段:

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;
    }
};

可以看到doInBackgroung返回的值给了result,然后通过postResult(result)发送出去,postResult()代码如下:

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

可以看到是通过消息发送出去了,那我们找到Handler 中处理消息的方法 handleMessage看看收到消息后是如何处理的,找到handleMessage:

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实例的创建如下:

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

可以看到sHandler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sHandler对象必须在主线程中创建,又因为静态成员会在加载类的时候进行初始化,所以这也就变相要求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。

可以看到在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息后执行了result.mTask.finish(result.mData[0]),也就是调用了AsyncTask 自己的 finish(),方法如下:

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

finish方法中判断如果AsyncTask任务被取消,直接调用onCancelled(result);取消任务,否则调用onPostExecute(result) ;去执行任务。

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