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Android的AsyncTask类的解读
国庆节放假,搞了半个月都没有上班了,coding的时候一点都不在状态,本来这篇文章是在国庆节前写完的,但是因为自己的懒
惰,导致延期到国庆节,哎,这种习惯真心不好呀。。。不多说了下面来进入正题
之前我们解读了Handler机制,今天再来看一下AsyncTask类,因为这两个类使我们在Android进行耗时的操作的时候,不影响主线
程的情况下经常使用的两个类,我们先来看一下AsyncTask类源码中定义的变量:
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() { private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1); public Thread newThread(Runnable r) { return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement()); } }; private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128); /** * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel. */ public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory); private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler(); private volatile Status mStatus = Status.PENDING; private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker; private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean(); private final FutureTask<Result> mFuture;
看到这些字段之后,我们可能发现,貌似好多类型我们都不知道,所以这里在先说AsyncTask类之前,需要做一些准备工作,介绍
一些这些类型。其实我们还需要了解一下Java5.0加入的并发库的相关知识,参看这篇文章:
http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/20373497
第一、ThreadFactory类
看看他的源码:
public interface ThreadFactory { /** * Constructs a new {@code Thread}. Implementations may also initialize * priority, name, daemon status, {@code ThreadGroup}, etc. * * @param r a runnable to be executed by new thread instance * @return constructed thread, or {@code null} if the request to * create a thread is rejected */ Thread newThread(Runnable r); }好吧,好简单呀,就是一个接口,有一个回调方法newThread,用于创建一个Thread.
第二、BlockQueue类
是一个阻塞队列,这里就不做介绍了,参考这篇文章:
http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/20373497
第三、ThreadPoolExecutor类
主要是看他的构造函数的几个参数的含义,就能够了解这个类的作用了:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)看这个参数很容易让人以为是线程池里保持corePoolSize个线程,如果不够用,就加线程入池直至maximumPoolSize大小,如果还
不够就往workQueue里加,如果workQueue也不够就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理。
但实际情况不是这样,具体流程如下:
1)当池子大小小于corePoolSize就新建线程,并处理请求
2)当池子大小等于corePoolSize,把请求放入workQueue中,池子里的空闲线程就去从workQueue中取任务并处理
3)当workQueue放不下新入的任务时,新建线程入池,并处理请求,如果池子大小撑到了maximumPoolSize就用
RejectedExecutionHandler来做拒绝处理
4)另外,当池子的线程数大于corePoolSize的时候,多余的线程会等待keepAliveTime长的时间,如果无请求可处理就自行销毁
内部结构如下所示:
从中可以发现ThreadPoolExecutor就是依靠BlockingQueue的阻塞机制来维持线程池,当池子里的线程无事可干的时候就通过
workQueue.take()阻塞住。
第四、InternalHandler类
这个类我们在后面详细分析AsyncTask类的时候,会发现他其实就是一个Handler,所以这里我们可以看出AsyncTask类其实是基于
Handler+并发库技术实现的,后续解析代码的时候会体现的更明显。
第五、Status类型
这个类型其实是一个枚举,我们这里的关注点不是类型,而是修饰符volatile,这个修饰符的作用这里不做介绍了,请看下面一篇文
章:http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/20369811
第六、WorkerRunnable类
这个类是在AsyncTask类中定义的:
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> { Params[] mParams; }他是个抽象类,实现了Callable接口,这里的Param和Result是AsyncTask定义的泛型类型
第七、FutureTask类
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>{ //..... }
在看一下RunnableFuture接口:
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> { /** * Sets this Future to the result of its computation * unless it has been cancelled. */ void run(); }FutureTask类其实是实现了Future和Runnable接口,具备了这两个接口的功能,关于Future和上面的Callable可以参考下面文章:
http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/20373497
注意:刚才也说了AsyncTask其实是基于Handler+并发库技术实现的,但是并发库中也是有很多知识的,这里用到的核心技术就
是Future+Callable
下面来看看一下Future类的主要方法:
1) boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning):试图取消对此任务的执行。如果任务已完成、或已取消,或者由于某些其
他原因而无法取消,则此尝试将失败。当调用 cancel 时,如果调用成功,而此任务尚未启动,则此任务将永不运行。如果任务已经
启动,则 mayInterruptIfRunning 参数确定是否应该以试图停止任务的方式来中断执行此任务的线程。此方法返回后,对 isDone() 的
后续调用将始终返回 true。如果此方法返回 true,则对 isCancelled() 的后续调用将始终返回 true。
2)boolean isCancelled():如果在任务正常完成前将其取消,则返回 true。
3)boolean isDone():如果任务已完成,则返回 true。 可能由于正常终止、异常或取消而完成,在所有这些情况中,此方法都将
返回 true。
4)V get()throws InterruptedException,ExecutionException:如有必要,等待计算完成,然后获取其结果。
5)V get(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException,ExecutionException,TimeoutException:如有必要,最
多等待为使计算完成所给定的时间之后,获取其结果(如果结果可用)。
第八、AtomicBoolean类
这个类,我们可能不会经常用到,但是我们通过它的名字会发现他是对Boolean类型添加了原子操作的功能,那么当然还有其他7种
基本类型对应的类(AtomicInteger等)
看一下他的源码:
private static final long serialVersionUID = 4654671469794556979L; // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); private static final long valueOffset; static { try { valueOffset = unsafe.objectFieldOffset (AtomicBoolean.class.getDeclaredField("value")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } private volatile int value;
value值是个int类型的,这里使用int类型来模拟Boolean类型的,0就是false,1就是true.
这里有一个很重要的类Unsafe,但是这个类,他是属于JDK的核心包中,所以要查看他的源码的话,只能从网上去搜了:http://www.docjar.com/html/api/sun/misc/Unsafe.java.html
这个类是用于执行低级别、不安全操作的方法集合。尽管这个类和所有的方法都是公开的(public),但是这个类的使用仍然受限,
你无法在自己的java程序中直接使用该类,因为只有授信的代码才能获得该类的实例。从上面的描述,可以了解到该类是用来执行
较低级别的操作的,比如获取某个属性在内存中的位置,不过一般人很少会有这样的需求。
上面的静态代码块中的代码的功能就是用来获取AtomicBoolean实例中的value属性在内存中的位置。这里使用了Unsafe的
objectFieldOffset方法。这个方法是一个本地方法, 该方法用来获取一个给定的静态属性的位置。
在来看一下AtomicBoolean类的一个重要的方法:
/** * Atomically sets the value to the given updated value * if the current value {@code ==} the expected value. * * @param expect the expected value * @param update the new value * @return true if successful. False return indicates that * the actual value was not equal to the expected value. */ public final boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update) { int e = expect ? 1 : 0; int u = update ? 1 : 0; return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, e, u); }
/** * Eventually sets to the given value. * * @param newValue the new value * @since 1.6 */ public final void lazySet(boolean newValue) { int v = newValue ? 1 : 0; unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, v); }
这里有个疑问,为什么需要获取属性在内存中的位置?在AtomicBoolean源码中,在这样几个地方使用到了这个valueOffset值:
查找资料后,发现lazySet方法大多用在并发的数据结构中,用于低级别的优化。compareAndSet这个方法多见于并发控制中,简称
CAS(Compare And Swap),意思是如果valueOffset位置包含的值与expect值相同,则更新valueOffset位置的值为update,并返回
true,否则不更新,返回false。这里可以举个例子来说明compareAndSet的作用,如支持并发的计数器,在进行计数的时候,首先
读取当前的值,假设值为a,对当前值 + 1得到b,但是+1操作完以后,并不能直接修改原值为b,因为在进行+1操作的过程中,可能
会有其它线程已经对原值进行了修改,所以在更新之前需要判断原值是不是等于a,如果不等于a,说明有其它线程修改了,需要重
新读取原值进行操作,如果等于a,说明在+1的操作过程中,没有其它线程来修改值,我们就可以放心的更新原值了。
AsyncTask源码解析
所有的类型都说完之后,下面来看一下AsyncTask类的源码
一、构造方法
首先来看一下构造方法:
/** * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread. */ public AsyncTask() { mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { public Result call() throws Exception { mTaskInvoked.set(true); Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); //noinspection unchecked return postResult(doInBackground(mParams)); } }; 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 occured while executing doInBackground()", e.getCause()); } catch (CancellationException e) { postResultIfNotInvoked(null); } } }; }构造方法主要初始化WorkerRunnable类和FutureTask类
在WorkerRunnable的call方法中主要调用了postResult(doInBackground(mParams)),之前看到了WorkerRunnable实现了Callable接口的,这里就实现了他的call方法,执行完这个方法之后,需要返回执行之后的结果
先看一下:doInBackground方法:
protected abstract Result doInBackground(Params... params);是一个抽象的方法,这个需要我们自己去实现它
再来看一下postResult方法,这个方法里面我们可以看到就是将Result类型的结果值发送给InternalHandler进行处理
private Result postResult(Result result) { @SuppressWarnings("unchecked") Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(this, result)); message.sendToTarget(); return result; }
看一下InternalHandler类的定义:
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: // There is only one result result.mTask.finish(result.mData[0]); break; case MESSAGE_POST_PROGRESS: result.mTask.onProgressUpdate(result.mData); break; } } }这个Handler中处理两个状态的信息:
MESSAGE_POST_RESULT:处理结果的
这里调用了finish方法:
private void finish(Result result) { if (isCancelled()) { onCancelled(result); } else { onPostExecute(result); } mStatus = Status.FINISHED; }在这个方法里面,会判断取消状态,然后执行对应的方法,因为任务结束有两个原因:
一个是被取消了:回调onCancelled方法
一个是完成:回调onPostExecute方法
MESSAGE_POST_PROGRESS:处理过程的
这里调用onProgressUpdate方法
/** * Runs on the UI thread after {@link #publishProgress} is invoked. * The specified values are the values passed to {@link #publishProgress}. * * @param values The values indicating progress. * * @see #publishProgress * @see #doInBackground */ @SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"}) protected void onProgressUpdate(Progress... values) { }这个方法也是我们可以重写的方法
下面再看一下FutureTask类的初始化:
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 occured while executing doInBackground()", e.getCause()); } catch (CancellationException e) { postResultIfNotInvoked(null); } } };
这里调用了一个重要的方法:postResultIfNotInvoked(get());
FutureTask的构造方法需要传递一个Callable接口对象进去,内部可以通过调用这个接口对象的call方法,获取结果,可以查看一下FutureTask类的源码:
构造方法:
public FutureTask(Callable<V> callable) { if (callable == null) throw new NullPointerException(); this.callable = callable; this.state = NEW; // ensure visibility of callable }
保存一下Callable接口对象
因为也实现了Runnable接口,所以要实现run方法:
public void run() { if (state != NEW || !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread())) return; try { Callable<V> c = callable; if (c != null && state == NEW) { V result; boolean ran; try { result = c.call(); ran = true; } catch (Throwable ex) { result = null; ran = false; setException(ex); } if (ran) set(result); } } finally { // runner must be non-null until state is settled to // prevent concurrent calls to run() runner = null; // state must be re-read after nulling runner to prevent // leaked interrupts int s = state; if (s >= INTERRUPTING) handlePossibleCancellationInterrupt(s); } }在这个run方法中我们看到会调用c.call方法获取结果。然后set(result),以后就可以通过get()方法获取到result,在看一下set方法的源码:
protected void set(V v) { if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) { outcome = v; UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state finishCompletion(); } }
看一下finishCompletion方法:
private void finishCompletion() { // assert state > COMPLETING; for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) { if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) { for (;;) { Thread t = q.thread; if (t != null) { q.thread = null; LockSupport.unpark(t); } WaitNode next = q.next; if (next == null) break; q.next = null; // unlink to help gc q = next; } break; } } done(); callable = null; // to reduce footprint }这里就看到调用了FutureTask类的done方法:
protected void done() { }这是个空方法,需要子类重写这个方法。下面就看到重写这个done方法
这里FutureTask重写了done方法,在这个方法中处理(WorkerRunnable)Callable任务执行的结果的。
首先来看一下get()方法:
/** * Waits if necessary for the computation to complete, and then * retrieves its result. * * @return The computed result. * * @throws CancellationException If the computation was cancelled. * @throws ExecutionException If the computation threw an exception. * @throws InterruptedException If the current thread was interrupted * while waiting. */ public final Result get() throws InterruptedException, ExecutionException { return mFuture.get(); }这里就是调用了FutureTask的取数据方法get,获取执行结果
再来看一下postResultIfNotInvoked方法:
private void postResultIfNotInvoked(Result result) { final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get(); if (!wasTaskInvoked) { postResult(result); } }这个方法会判断一下,当前的Task有没有执行过,如果没有执行过,就执行postResult方法
二、execute方法
AsyncTask类的构造方法看完之后,下面来看一下他的执行方法executepublic final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) { return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params); }
再看executeOnExecutor方法:
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; }
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); } } }这个执行器,我们可以看到他的execute方法,顺序执行任务。这里的THREAD_POOL_EXECUTOR就是一个线程池,在开始讲字
段定义的时候说过他,主要使用任务池中拿去Runnable去执行。这里传递进来的是我们在构造方法中初始化的FutureTask类,那么
就是在这里执行它的run方法。
在这个方法中调用onPreExecute方法:
protected void onPreExecute() { }
这个也是一个空方法,我们可以去重写的,然后就开始使用执行器执行任务,这里需要将任务FutureTask传递进去。
这里我们可以看到,AsyncTask类的三个主要的方法:
doInBackground(...):他是一个抽象的方法,需要实现的
onPreExecute(...):是开始预备的方法,我们可以重写(可选择的)
onPostExecute(...):是执行结束之后的方法,我们可以重写(可选择的)
onProgressUpdate(...):是执行中的方法,我们可以重写(可选择)
通过上面的分析,我们可以看到只有doInBackground方法是在线程池中执行的,就是在WorkerRunnable中的call方法中。其他的两
个方法都是在外部线程中执行的
onPreExecute是在AsyncTask类的execute方法中执行的。
onPostExecute是在finish方法中执行的,而finish方法又是在InternalHandler中的MESSAGE_POST_RESULT状态下执行的。
onProgressUpdate是在InternalHandler中的MESSAGE_POST_PROGRESS状态下执行的
(这里的InternalHandler采用的是默认构造方法创建的,所以他的Looper是创建AsyncTask类的线程,如果你想在子线程中创建
AsyncTask的话,会报异常的,必须将该线程Looper.prepare一下才可以)。
总结
1、AsyncTask类中有Param,Result等类型,这些是泛型类型,所以这里不要混淆就可以了
2、AsyncTask类用到的技术:Handler+FutureTask(实现了Future和Runnable接口)+Callable
3、AsyncTask类的执行周期:
1)在构造方法中,
初始化WorkerRunnable(实现了Callable接口),实现call方法,在这个方法中回调AsyncTask类的doInBackground方法,并且返回一
个result值。
初始化FutureTask(实现了Runnable,Future接口),复写了FutureTask中的done方法,在这个方法中通过FutureTask的get方法获取
result。同时我们在初始化的时候需要传递一个Callable(WorkerRunnable)类型,之前看FutureTask的源码发现,在他的run方法中,
会调用传递进来的Callable类型的call方法,并将这个方法的返回值result在调用set方法设置一下,同时会调用done方法。
2)在execute方法中
调用了executeOnExecutor方法,在这个方法中会调用AsyncTask类的onPreExecute方法,然后在调用ThreadPoolExecutor开始执
行FutureTask任务
3)在InternalHandler定义中
有两个状态:
一个是执行完成了,会调用finish方法,在这个方法中会调用AsyncTask类的onPostExecute方法
一个是执行中的方法,会调用AsyncTask类的onProgressUpdate方法
这个Handler的Looper是创建AsyncTask类的线程Looper。
(PS:放了长假之后来的首篇blog,写的我各种痛苦呀,以后一定要在放长假之前把事都做了。。)
Android的AsyncTask类的解读