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源码分析Android AsyncTask

2024-07-06 15:35:01   229人阅读

Android UI操作是线程不安全的，若想在子线程红进行UI操作，需要借助Android提供的Handler。Android提供的AsyncTask其实是对Handler的封装，方便我们在子线程中更新UI元素。AsyncTask是一个泛型类，书写格式为： AsyncTask<Params, Progress, Result>。这三个参数的用途如下：

1. Params

这三个参数的用途如下：
1. Params
在执行AsyncTask时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用。
2. Progress
后台任务执行时，如果需要在界面上显示当前的进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位。
3. Result
当任务执行完毕后，如果需要对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型。

Android SDK中给出的一个AsyncTask用法如下：

 private class DownloadFilesTask extends AsyncTask(URL, Integer, Long) {
      protected Long doInBackground(URL... urls) {
          int count = urls.length;
          long totalSize = 0;
          for (int i = 0; i < count; i++) {
              totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
              publishProgress((int) ((i / (float) count)  100));
              // Escape early if cancel() is called
              if (isCancelled()) break;
          }
          return totalSize;
      }
 
      protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
          setProgressPercent(progress[0]);
      }
 
      protected void onPostExecute(Long result) {
          showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
      }
  }

 new DownloadFilesTask().execute(url1, url2, url3);

AsyncTask是个抽象类，有四个方法需要被重写，这四个方法的的调用过程如下：
第1步. onPreExecute()方法会在后台任务开始执行之间调用，用于进行一些界面上的初始化操作。
第2步. doInBackground(Params...)方法中的所有代码都会在子线程中运行，我们应该在这里去处理所有的耗时任务。任务一旦完成就可以通过return语句来将任务的执行结果进行返回。如果需要更新UI元素，比如说反馈当前任务的执行进度，可以调用publishProgress(Progress...)方法来完成。
第3步. 当在后台任务中调用了publishProgress(Progress...)方法后，onProgressUpdate(Progress...)方法就很快会被调用，方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对UI进行操作，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应的更新。
第4步. 当后台任务执行完毕并通过return语句进行返回时，onPostExecute(Result)很快会被调用。此处可以
进行UI操作。

AsyncTask的源码
当初使用AsyncTask的时候，一直不明白onProcessUpdate为何会定期被调用。后来在工作中要实现一个定时更新任务进度的功能，我们用的是一个Handler给自己发送消息来进行定时刷新。现在研究了一下AsyncTask的实现原理，发现它也是使用Handler给自己发送消息的原理来实现定时刷新。当我选用的是Android 4.4的源码，若大家能搞懂AsyncTask的实现原理，也能自己写一个简单的AsyncTask。
首先看看构造函数：注意，构造函数一定要在UI中调用。

   /**
     * 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);
                }
            }
        };
    }
这个函数初试化了两个变量：mWorker和mFuture。mWorker是一个Callable对象，mFuture是一个实现了Runnable和Future的对象。启动AsyncTask调用的是execute(Params)
    public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
    }
该方法调用了executeOnExecutor()方法，代码如下：

    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;
    }
该方法先设置运行状态，然后调用onPreExecute，最后调用exec.execute(mFuture).传入的exec是sDefaultExecutor, sDefaultExecutor是一个SerialExecutor对象，源代码如下：

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) {
                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
            }
        }
    }
当调用sDefaultExecutor.execute(runnable),该方法用一个ArrayDeque来保存runnable，runnable会在合适的时候被调用。第一次运行mActivity等于null了，于是会调用scheduleNext()方法。在这个方法中会从队列的头部取值，并赋值给mActive对象，然后调用THREAD_POOL_EXECUTOR去执行取出的取出的Runnable对象。这里使用了一个try finally代码块，并在finally中调用了scheduleNext()方法，每次当一个任务执行完毕后，下一个任务才会得到执行，SerialExecutor模仿的是单一线程池的效果，如果我们快速地启动了很多任务，同一时刻只会有一个线程正在执行，其余的均处于等待状态。

sDefaultExecutor.execute(Runnable)传入的对象是mFuture，mFuture是一个FutureTask对象，其构造函数如下所示：

 public FutureTask(Callable<V> callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }
由AsyncTask的构造函数可知，FutureTask中的callable是mWorkder对象。FutureTask的run()代码如下所示：
    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);
        }
    }
因此，最终会调用mWorker的call()。mWorker的call()位于AsyncTask的构造函数中，大家可以发现其先调用doInBackgroud(Params),然后调用postResult().postResult(Result)的源代码如下：

    private Result postResult(Result result) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
        message.sendToTarget();
        return result;
    }
sHandler是一个InternalHandler，代码如下：

 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;
            }
        }
    }
当传入的是一条MESSAGE_POST_RESULT消息，就会去执行AsyncTask.finish()方法，如果这是一条MESSAGE_POST_PROGRESS消息，就会去执行onProgressUpdate()方法。当我们在doInBackgroud(Params)中利用for循环来调用publishProgress(Progress... values)，就会模拟出
定时调用onProgressUpdate(Progress... values)的效果。publishProgress(Progress... values)的源码如下：

    protected final void publishProgress(Progress... values) {
        if (!isCancelled()) {
            sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                    new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
        }
    }
它首先会判断线程是否已经结束，若没结束，则sHandler给自己发送一个消息，消息的类型为MESSAGE_POST_PROGRESS，sHandler.handleMessage(Message)则会调用onProgressUpdate(Progress... values)。 
由上可知sDefaultExecutor先调用mFuture的run(), 而mFuture的run()又会调用mWorker的call()。当执行完一个任务后，mFuture的done()会被回调。done()会调用ppostResultIfNotInvoked(Result result),源码如下：

    private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
        final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
        if (!wasTaskInvoked) {
            postResult(result);
        }
    }
postResult(Result)已经在前面有过讲解，在此不再赘述。


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