Android开发——AsyncTask的使用以及源码解析

1．AsyncTask使用介绍

 转载请标明出处：http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/52172248

AsyncTask封装了Thread和Handler，通过AsyncTask可以很方便地在执行完后台任务后更新UI。如果不太清楚Android的Handler机制，可以查看此篇Android消息机制详解。

1.1  AsyncTask实例使用

下面是一个使用AsyncTask的实例，通过指定URL利用网络下载资源（此例模拟资源为字符串），以模拟耗时任务。在下载过程中，会通过进度条对话框向用户展示进度。在完成任务后将字符串展示在TextView上。具体实现细节后面会加以讲述，顺便引出AsyncTask的知识。

public class MainActivity extends Activity{
	private TextView show;
	@Override
	public void onCreate(Bundle savedInstanceState){
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.main);
		show = (TextView) findViewById(R.id.show);
	}
	//按钮事件响应方法  URL可自定义
	public void download(View source) throws Exception{
		DownTask task = new DownTask(this);
		task.execute(new URL(URL));
	}
	class DownTask extends AsyncTask<URL, Integer, String>{ //自定义Task类继承AsyncTask
		ProgressDialog pdialog;
		int hasRead = 0;
		Context mContext;
		public DownTask(Context ctx){
			mContext = ctx;
		}
		@Override
		protected String doInBackground(URL... params){  //doInBackground方法在子线程执行耗时任务
			StringBuilder sb = new StringBuilder();
			try{
				URLConnection conn = params[0].openConnection();
				BufferedReader br = new BufferedReader(
					new InputStreamReader(conn.getInputStream(), "utf-8"));
				String line = null;
				while ((line = br.readLine()) != null){
					sb.append(line + "\n");
					hasRead++;
					publishProgress(hasRead);
				}
				return sb.toString();
			}
			catch (Exception e){
				e.printStackTrace();
			}
			return null;
		}
		@Override
		protected void onPostExecute(String result){ //主线程执行
			// 展示下载下来的字符串 并将进度条对话框dismiss
			show.setText(result);
			pdialog.dismiss();
		}
		@Override
		protected void onPreExecute(){ //主线程执行
			pdialog = new ProgressDialog(mContext);
			pdialog.setTitle("任务正在执行中");
			pdialog.setMessage("请等待...");
			// 设置对话框不能用“取消”按钮关闭
			pdialog.setCancelable(false);
			pdialog.setMax(MAX);
			// 设置对话框的进度条风格
			pdialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
			// 设置对话框的进度条是否显示进度
			pdialog.setIndeterminate(false);
			pdialog.show();
		}
		@Override
		protected void onProgressUpdate(Integer... values){ //主线程执行
			// 更新进度
			show.setText("已经读取了" + values[0] + "行");
			pdialog.setProgress(values[0]);
		}
	}
}

1.2  AsyncTask参数介绍

看了上面的例子，我们会解释例子中涉及到的AsyncTask知识，首先是参数介绍：

AsyncTask定义了三种泛型类型 Params，Progress和Result。也是可以指定为空的，如 AsyncTask<Void, Void, Void>

Params：启动任务执行的输入参数的类型，本例中为URL。

Progress：后台任务执行的进度值类型，这里为Integer。

Result：后台执行任务最终返回的结果类型，这里为字符串String。

1.3  AsyncTask回调方法介绍

下面是介绍使用AsyncTask需要了解的方法：

onPreExecute()：运行在主线程。调用excute()方法时执行，当任务执行之前调用此方法。通常用来完成一些初始化的准备工作。本例中是显示一个进度条。

doInBackground(Params…)：运行在子线程。执行比较耗时的操作。在执行过程中可以调用publishProgress(Progress…values)来更新任务的进度。

doInBackground的参数对应AsyncTask的第一个参数，publishProgress(Progress…)的参数对应AsyncTask的第二个参数，其返回值对应AsyncTask的第三个参数。

onPostExecute(Result result) ：运行在主线程。相当于Handler 处理UI的方式， doInBackground 执行完毕后回调该方法，参数为doInBackground的返回值。

onProgressUpdate(Progress…)  ：运行在主线程。用于显示任务执行的进度，在doInBackground方法中调用publishProgress更新进度时会回调此方法。

onCancelled() ：运行在主线程。用户调用了cancel(true)取消操作。

task.cancle(true); 

1.4 使用AsyncTask的注意事项

（1）AsyncTask必须在主线程中创建，execute方法也必须在UI线程调用，原因后面分析源码自然会明白。

（2）不要手动的调用onPreExecute(), onPostExecute(Result)，doInBackground(Params...),onProgressUpdate(Progress...)这几个方法。

（3）task只能被执行一次，多次调用时将会出现异常。

（4）Android1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，1.6之后采用线程池处理并行任务，又从3.0开始为了避免并发错误，又采用了一个线程来串行执行任务。

因此在3.0以后就不可以用AsyncTask并行执行任务了吗，当然不是，我们仍然可以通过executeOnExecutor方法执行并行任务。

下面的源码解析基于Android4.0版本。

2．AsyncTask源码解析

AsyncTask在Android中是如何实现的，下面进行源码分析。

2.1 AsyncTask的构造函数

public AsyncTask() {
    mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
        public Result call() throws Exception {
            mTaskInvoked.set(true);
            Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
            return postResult(doInBackground(mParams));
        }
    };
    mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
        @Override
        protected void done() {
            ...
        }
    };
}  

构造函数中创建了WorkerRunnable和FutureTask两个实例，并把mWorker传递给了mFuture。让我们看一下WorkerRunnable类。

2.2 WorkerRunnable抽象类

private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
        Params[] mParams;
}  

WorkerRunnable是Callable的子类，且包含一个mParams用于保存我们传入的参数。在AsyncTask中构造方法中完成了初始化，并且因为是一个抽象类，在这里new了一个实现类，并且实现了call方法，call方法中设置mTaskInvoked=true，且最终调用doInBackground(mParams)方法，并返回Result值作为参数给postResult方法。

2.3 execute方法执行

我们在使用AsyncTask执行一个任务时，会调用execute方法，那让我们看一下这个方法。

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
            Params... params) {
        if (mStatus != Status.PENDING) {
            switch (mStatus) {  //switch意味着不能重复执行execute方法
                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onPreExecute()是首先被执行的，然后将参数通过mWorker封装为FutureTask对象。接着调用了exec.execute()，从上面的代码中我们看到exec就是sDefaultExecutor，继续研究sDefaultExecutor。

【拓展：FutureTask是什么】

FutureTask表示一个异步运算的任务。FutureTask里面可以传入一个Callable的具体实现类，可以对这个异步运算的任务的结果进行等待获取、判断是否已经完成、取消任务等操作。当然，由于FutureTask也是Runnable接口的实现类，所以FutureTask也可以放入线程池中。

2.4 实际上执行的是SerialExecutor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);
        }
    }
}  

通过以上代码可以很明显的看出，实际上执行的是SerialExecutor的execute()方法。上面也分析过了，我们的参数被封装为了FurtherTask对象，并在这里充当了Runnable的作用。

execute首先将FurtherTask对象插入到任务队列mTasks中。

第一个任务入队，调用offer方法将传入的Runnable对象添加到队列尾部。判空后进入scheduleNext方法。然后在mActive =mTasks.poll()) != null被取出，从队列的头部取值，并且赋值给mActivte，然后交给线程池THREAD_POOL_EXECUTOR去执行（而SerialExecutor用于任务的排队）。

然后第二个任务入队，继续入列，但是此时mActive并不为null，并不会执行scheduleNext()。所以如果第一个任务比较慢，很多个任务都会进入队列等待。

真正执行下一个任务的时机是，线程池执行完成第一个任务以后，调用Runnable中的finally代码块中的scheduleNext。

这样就形成了一种链状调用结构，只要mTasks里面还有任务，就会不断逐一调用，如果后面有任务进来，就只要添加到mTasks里面即可。

这里给execute()传递的参数是mFuture，所以会执行到mFuture的run()方法，而run()方法最终会调用callable.call()，而callable就是mWorker，便回到了我们在2.1中看到的代码。

 public Result call() throws Exception {
            mTaskInvoked.set(true);
            Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
            return postResult(doInBackground(mParams));
}    

doInBackground()方法将它的返回值传给了postResult。继续查看postResult的实现。

2.5 postResult的实现

private Result postResult(Result result) {
    Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
            new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
    message.sendToTarget();
    return result;
}  

原来是使用了Handler机制发送消息，那我们看下处理消息的地方。不懂Handler机制的可以查看之前写过的一篇文章Android消息机制详解。

2.6 消息处理

private static class InternalHandler extends Handler {
    @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
        switch (msg.what) {
            case MESSAGE_POST_RESULT:
                result.mTask.finish(result.mData[0]);
                break;
            case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                break;
        }
    }
}  

收到MESSAGE_POST_RESULT就执行finish()，继而查看finish的实现。

2.7 MESSAGE_POST_RESULT消息的详细处理

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

可以看到，如果当前任务被取消掉了，就会调用onCancelled()方法，如果没有被取消，则调用onPostExecute()方法，这样当前任务的执行就全部结束了。

我们注意到还有一种MESSAGE_POST_PROGRESS的消息类型，这种消息是用于当前进度的，调用的正是onProgressUpdate()方法，那很自然想到的是publishProgress()方法。查看该方法源码。

2.8 MESSAGE_POST_PROGRESS消息的发出

protected final void publishProgress(Progress... values) {
    if (!isCancelled()) {
        sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
    }
}  

可以看出AsyncTask也是使用的异步消息处理机制，只是做了非常好的封装而已。
所以在doInBackground()方法中调用publishProgress()方法才可以从子线程切换到UI线程，从而完成对UI元素的更新操作。

3 . Android3.0以前（1.6以后）

Android 3.0之前是并没有SerialExecutor这个类的，那个时候是直接在AsyncTask中构建了一个sExecutor常量，并对线程池总大小，同一时刻能够运行的线程数做了规定，参数设置如下。

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
private static final int KEEP_ALIVE = 10;
……
private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
        MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory); 

3.0以前规定同一时刻能够运行的线程数为5个，线程池总大小为128，排队等待数量10个。也就是说当我们启动了10个任务时，只有5个任务能够立刻执行，另外的5个任务则需要等待，当有一个任务执行完毕后，第6个任务才会启动，以此类推。而线程池中最大能存放的线程数是128个，当我们尝试去添加第129个任务时，程序就会崩溃，发出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常。

上面通过源码也分析过，3.0之后的AsyncTask同时只能有1个任务在执行。如果不想使用默认的线程池，还可以自由地进行配置。比如使用如下的代码，不是使用SerialExecutor，允许在同一时刻有12个任务正在执行，并且最多能够存储100个任务。

Executor exec = new ThreadPoolExecutor(12, 100, 10,
        TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
new DownloadTask().executeOnExecutor(exec);  

至此关于AsyncTask的内容总结完毕，

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