Android 最详细的AsyncTask源码剖析

最近在总结Android线程优化相关的知识,顺便说说AsyncTask,这是个google出来很早的封装类,也是我们常用到的一个操作线程。接下来,让我们一起深入学习回顾它吧。

一、简单使用和介绍(会的同学可以直接跳过看源码分析)

  • 看demo

      //execute
      NumAsyncTask numAsyncTask = new NumAsyncTask();
      numAsyncTask.execute();
      
       ------------------------------------
      
      private class NumAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void>{
      
         @Override
         protected Void doInBackground(Void... voids) {
                  for (int i = 0; i < 8; i++)
                  {
                           try
                           {
                                    Thread.sleep(100);
                           } catch (InterruptedException e)
                           {
                                    e.printStackTrace();
                           }
                           publishProgress(i);
                           Log.e(TAG, "doInBackground   :  for -"+i+"  "+Thread.currentThread().getName());
                  }
                  return null;
         }
      
         @Override
         protected void onPreExecute() {
                  super.onPreExecute();
                  Log.e(TAG, "onPreExecute   : "+Thread.currentThread().getName());
         }
      
         @Override
         protected void onPostExecute(Void aVoid) {
                  super.onPostExecute(aVoid);
                  Log.e(TAG, "onPostExecute   : "+Thread.currentThread().getName());
         }
      
         @Override
         protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
                  super.onProgressUpdate(values);
                  Log.e(TAG, "onProgressUpdate   : "+values[0]+"    " +Thread.currentThread().getName());
         }
      
         @Override
         protected void onCancelled() {
                  super.onCancelled();
                  Log.e(TAG, "onCancelled   : "+Thread.currentThread().getName());
         }
      }
    
  • 执行结果

      $NumAsyncTask: onPreExecute   : main                         
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -0  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 0    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -1  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 1    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -2  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 2    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -3  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 3    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -4  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 4    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -5  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 5    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -6  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 6    main                
      $NumAsyncTask: doInBackground   :  for -7  AsyncTask #1      
      $NumAsyncTask: onProgressUpdate   : 7    main                
      $NumAsyncTask: onPostExecute   : main    
    
  • 由上可以看出执行的顺序分别是:

    • onPreExecute 在主线程执行准备工作
    • doInBackground 在子线程执行耗时操作
    • onProgressUpdate在UI主线程可以接受并显示子线程处理的结果
    • onPostExecute 子线程处理完毕,在UI线程更新
  • 简单使用大家都会,那么我们一起深入了解一下源码吧。

二、源码剖析

不同的Android源码可能会有出入,这个基于Android API 20

1.首先从AsyncTask初始化开始

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
  • 注意到,在AsyncTask抽象类上面扒拉一大堆注释,也是教我们怎么使用,简单看重点:AsyncTask主要用于轻松使用UI Thread,用于辅助Thread和Handle使用,最好用在子线程短时间操作(大概几秒左右),长时间建议使用线程池。

  • 再看AsyncTask的后缀泛型,给出了三个参数<Params, Progress, Result>分别是(后文还会提到):

    • Params:发送给任务的参数类型
    • Progress: 在此期间发布的进度类型
    • Result: 后台结果的类型
  • 在看类的初始化

      1 ---------> 创建一个mHandler,并new了一个mWorker,存储参数
          * call方法设置进程等级并调用doInBackground(mParams);---后面继续说道
      public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
          mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
              ? getMainHandler()
              : new Handler(callbackLooper);
    
          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;
              }
          };
    
      2 --------->mWorker实现了Callable
     private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
          Params[] mParams;
      }
    

2. mWorker中实现call方法,并调用doInBackground

  • call里面首先设置了进程等级setThreadPriority-Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND-10

  • 调用doInBackground,并且操作worker中保存的params

  • Binder.flushPendingCommands() : 刷新命令道binder driver,用于长时间的进程持有资源释放处理

  • 在finally中调用了postResult(result),result是初始化时泛型声明的返回结果类型

     1 --------->
    
     private Result postResult(Result result) {
         @SuppressWarnings("unchecked")
         Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                 new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
         message.sendToTarget();
         return result;
     }
    
    
     2 --------->静态内部类封装的消息传递,包含当前Task和Data(自定义类型)
    
     private static class AsyncTaskResult<Data> {
     final AsyncTask mTask;
     final Data[] mData;
    
     AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {
             mTask = task;
             mData = data;
         }
     }
     
     3 --------->getHandler返回上面初始化时创建的
    
     private Handler getHandler() {
         return mHandler;
     }
    

3.看Handler构成的消息传递机制

  • getMainHandler,主线程的Looper

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

      1 --------->处理result和progress消息机制
    
      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;
              }
          }
      }
    
      2 --------->finish:结束,并标记状态:FINISHED
          * 如果是异常或者主动打断调用onCancelled
          * 否则调用 onPostExecute 结束,并传递result
      
       private void finish(Result result) {
          if (isCancelled()) {
              onCancelled(result);
          } else {
              onPostExecute(result);
          }
          mStatus = Status.FINISHED;
      }
    
    
      3 --------->再看publishProgress,一样通过Handler机制传递,自定义的progress类型值
    
      protected final void publishProgress(Progress... values) {
          if (!isCancelled()) {
              getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                      new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
          }
      }
    

4.接着看execute方法

  • 首先是注释,从Android API 11开始,改为单线程执行,如果想要并行,使用executeOnExecutor传入线程池管理

  • 看代码:

      1 --------->返回本身,params传参为任务参数(我们先不管,接着看)
      @MainThread
      public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
          return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
      }
    
    
      2 --------->executeOnExecutor传入 sDefaultExecutor
        * 这里有2个标记:RUNNING,FINISHED,印证上面说的,单线程执行,在执行完成前调用报错
        * 在创建线程池前调用onPreExecute();
        * 给mWorker赋值传入参数类型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;
      }
      
      3 ---------> 上述看出,它调了sDefaultExecutor.execute,并执行了FutureTask        
    

5.接着看线程池sDefaultExecutor和execute方法

  • sDefaultExecutor成员变量中声明

      private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
    
      public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor(); 
    
  • 看SerialExecutor,是AsyncTask中的私有静态内部类:

    1 ---------> execute执行时,在mTasks双向队列中,末尾添加一个Runnable
        * 并在同步情况下,通过线程池 THREAD_POOL_EXECUTOR执行该任务
        
    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);
            }
        }
    }   
  • 看线程池THREAD_POOL_EXECUTOR:
    1 --------->  创建了一个线程池,参数如下:
        * 核心线程池大小2-4
        * 最大线程池的大小根据CPU的内核计算CPU_COUNT * 2 + 1,
        * KEEP_ALIVE_SECONDS
        * 线程池队列sPoolWorkQueue,最大128
    
    
    private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
    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;

    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;
    }

三、总结

AsyncTask的源码到上面就分析结束了,看起来非常的简单,但是设计全是非常的全面和方便。如果想要加深理解,需要详细的了解Android异步机制,Handler,以及Java线程池的学习。可以参考我后续发的一系列源码分析,一起来探索学习。

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