很容易理解的Android AsyncTask源码与工作原理分析
对于中小项目，会经常使用的AsyncTask，并且其中包含了线程池机制，Handler机制，任务排队等，设计确实比较巧妙，今天我们来进行一篇源码学习。这里没有太多的个人观点，主要针对源码进行说明。。。
其中会涉及到Handler相关的知识，如果对Handler了解的话应该能很容易理解，不了解的话可以读下我之前的这篇文章：很容易理解的Android消息机制分析。
AsyncTask入门简介：
AsyncTask介绍
AsyncTask是一种轻量级的异步任务类，它可以执行后台任务并把任务执行的进度和结果传递给主线程进行ui的更新。AsyncTask是一个抽象的范型类，包含Params, Progress、Result三个范型参数。其中Params表示参数类型，Progress表示后台任务的执行进度的类型，而Result表示任务的返回结果的类型。如下：
@MainThreadpublic abstract class AsyncTask { ...}
AsyncTask抽象类的方法：
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protected void onPreExecute() {}该方法运行在主线程。一半用于进行一些非耗时的初始化操作。
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@WorkerThread protected abstract Result doInBackground(Params... params);该方法在线程池中执行，用于执行异步任务。方法中的参数类型对应范型参数中的Params，方法的返回值类型对应范型参数中的Result。该方法运行在线程池中，用于执行耗时任务。在该方法中调用publishProgress，就会在主线程中收到onProgress的调用，可以进行任务进度的更新。
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@MainThreadprotected void onProgressUpdate(Progress... values) {}该方法在主线程中执行，如doInBackground方法中描述那样，通过方法调用除法该方法。
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@MainThread protected void onPostExecute(Result result) { }在主线程中执行，在异步任务执行完成后执行该方法。其中的类型Result对应范型参数中的result，值是方法doInBackground的返回值。
AsyncTask的使用
再多的废话不如代码来的即直接。下边通过一个简单的小例子来说明一下AsyncTask的使用。简易代码，只是表达下大致使用过程，如果想直接使用线程的代码可以百度。。。谷歌。。。
public class MyDownloadTask extends AsyncTask{ public static final int STATUS_SUCCESS = 0; public static final int STATUS_PAUSE = 1; ... ... @override protected void onPreExecute(){ //进行一些初始化操作 OKHttpClient client = new OKHttpClicent(); ... } @override protected Integer doInBackground(String... params){ String downloadUrl = params[0]; Request request = new Request.Builder() .url(downloadUrl); Response response = client.newCall(request).execute(); InputSream is = null; try{ is = response.body().byteStream(); ....此处省略很多代码 //从stream中读取数据，累加长度，计算progress，具体代码省略 publishProgress(progress); }cache(Exception e){ } return STATUS_SUCCESS; } @override protected void onProgress(Integer... values){ //更新进度回调给下载发起者 listener.onProgress(values[0]); } @override protected void onPostExecute(Integer status){ if(status == STATUS_SUCCESS){ listener.onSuccess(); } else if(status == STATUS_PAUSE){ //回调暂停 } 回调失败等其他状态。。。。 .... }} 调用AsyncTask
String downloadUrl = "...";MyDownloadTask task = new MyDownloadtask();task.execute(downloadUrl);
AsyncTask的原理
只会用还是不够的，作为一个有追求的码农。。。我们还是要看下其中的原理，防止别人问起的时候出现一问三不知的尴尬。。。相信不少小伙伴一提到源码二字就秒怂（比如我）。但是既然要学习，还是要硬着头皮上。。。。话不多少，开始！！
execute方法做了什么
通过上边对AsyncTask的使用的讲解，可以看到在调用AsyncTask的时候我们直接使用的方法就是它的execute方法。
@MainThread public final AsyncTask execute(Params... params) { return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params); }private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;//1. 这里是一个线程池类型的成员变量public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();@MainThreadpublic final AsyncTask 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; //2. 执行onPreExecute方法 onPreExecute(); //3. 处理参数 mWorker.mParams = params; //4. 调用道这个方法，exec是一个线程池，对应的类是mFuture是一个包装的Runnable. exec.execute(mFuture); return this;} 我们可以看到execute方法调用了executeOnExecutor方法，第一个参数是一个成员变量。该成员变量就是一个实例化的线程池，该线程池的execute会在注释4处被调用。在4之前，我们可以看到在2处直接调用AsyncTask的onPreExecute方法，因此该方法是在主线程直接执行的。接下来我们看一下注释4处对应的SerialExecutor对应的execute方法。
//这里从类名也反应了这个类的作用，Serial 主要用于排序private static class SerialExecutor implements Executor { final ArrayDeque mTasks = new ArrayDeque(); Runnable mActive; //1. SerialExecutor的execute方法的主要作用是对传进来的Runnable进行一个排序，塞到队列 mTasks中 public synchronized void execute(final Runnable r) { mTasks.offer(new Runnable() { //2.在并发线程池中执行run方法 public void run() { try { //3.执行原始的任务的run方法 r.run(); } finally { //4.并发线程池执行一个任务后才进行下一个任务的获取 scheduleNext(); } } }); //5. 如果队列为空，则执行scheduleNext方法 if (mActive == null) { scheduleNext(); } } //6. 该方法的作用是从队列中获取一个Runnable交给线程池执行 protected synchronized void scheduleNext() { if ((mActive = mTasks.poll()) != null) { THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive); } } } 从上述代码可以看出，调用线程SerialExecutor的executor方法，主要是对任务Runnable进行一次排队，把任务放到mTasks队列中。然后判断mActive是否为null，如果为null说明AysncTask线程池还没有激活，则调用scheduleNext方法开始执行。我们可以从注释6处看到，scheduleNext方法从队列中获取一个任务，交给一个叫做“TREAD_POOL_EXECUTOR”的并发线程池进行执行。后续过程中，如果又调用了一个AsyncTask的execute，则会把Runnable继续加入到mTasks中。但是因为mActivit != null。所以不会在执行scheduleNext操作，那么新加入的线程是怎么执行的呢？刚才已经提到队列中的一个任务已经交给了并发线程池，该线程池会执行任务的run方法，对应的就是注释2处的run方法。这个run方法中，首先执行了原始任务的run方法，执行结束后通过scheduleNext方法再取出一条任务，交给并发执行线程执行。看到这里，相信大家应该明白过来了，这里的TREAD_POOL_EXECUTOR虽然是一个并发执行线程，但是它内部是完成一个任务的执行后，再通过scheduleNext方法让AsyncTask送进来下一条任务。因此实现了任务的排队串醒执行。
如果你能看到这里，恭喜，你已经了解了线程池内部串行执行的过程，不过你是否有一点疑问？为什么你创建的不同的AysncTask实例执行的任务都排到了一个队列中？
答案很简单：因为这里的SerialExecutor和TREAD_POOL_EXECUTOR对应的实例都是static类型的哇。所以不管你创建了几个AsyncTask实例，在方法去中都只有一份对应的实例。所以也只有一份mTAsks任务队列。
doInBackground执行探究
到此，我们直到我们的任务会按照排队顺序在线程池进行执行。那执行的到底是什么呢？我们接着往下走。
@MainThreadpublic final AsyncTask 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(); //1. 处理参数 mWorker.mParams = params; //2. 送给队列 exec.execute(mFuture); return this;}//3. 任务private final FutureTask mFuture; 没错，我们又回到了这段代码，先看注释1处，这里是把我们调用时传入的参数赋值给mWork的mParams变量，先记住有这个东西。接着往下看，看完前边的分析，你肯定已经知道这个的作用。这里的mFuture就是送给任务队列的Runnable，并发线程池真正执行的run方法对应的原始任务就是这个mFuture。我们看下这个mFuture到底是什么东西，这里我把mFuture的声明粘贴到了注释3处。可以看到对应的类是FutureTask，定义如下：
public class FutureTask implements RunnableFuture { //....省略大部分代码，只看关键方法 public FutureTask(Callable callable) { if (callable == null) throw new NullPointerException(); //完结传入的一个回调 this.callable = callable; this.state = NEW; // ensure visibility of callable } public void run() { if (state != NEW || !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread())) return; try { //2. 把回调赋值给c Callable c = callable; if (c != null && state == NEW) { V result; boolean ran; try { //3.调用构造时传入的callback的call方法 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); } } }public interface RunnableFuture extends Runnable, Future { /** * Sets this Future to the result of its computation * unless it has been cancelled. */ void run();} 我们可以看到，FutrureTask本质上就是一个Runnable,在run方法中回调了构造Future传入的callback。我们看看对Future的构造，位置在AsyncTask中：
mFuture = new FutureTask(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 occurred while executing doInBackground()", e.getCause()); } catch (CancellationException e) { postResultIfNotInvoked(null); } } }; 我们可以看到传入future的是mWork这个变量，这个mWork的call方法做了什么呢？继续往下走。。。
mWorker = new WorkerRunnable() { public Result call() throws Exception { mTaskInvoked.set(true); Result result = null; try { Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); //noinspection unchecked //1. 看这里看这里 result = doInBackground(mParams); Binder.flushPendingCommands(); } catch (Throwable tr) { mCancelled.set(true); throw tr; } finally { postResult(result); } return result; } }; 我们可以看到，在注释1处调用了AysncTak的doInBackground方法。
看到这里我们先捋一下。。。。
并发线程池从队列中获取任务---->调用任务的run---->调用work的call---->调用AsyncTask的doInBackgroud
看到这里你应该知道了，AsyncTask的doInBackground在子线程中执行，其实是因为被送到了线程池中执行的。
分发消息的Handler
接下来我们看下进度更新的相关方法，在此之前，我们先看下AsyncTask中的handler成员
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper() ? getMainHandler() : new Handler(callbackLooper);private static Handler getMainHandler() { synchronized (AsyncTask.class) { if (sHandler == null) { //1.使用主线程中的Looper创建Handler，会在主线程中处理消息 sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper()); } return sHandler; } }正常情况下，我们在主线程调用AsyncTask无需给构造方法传入looper，对应的就是这里callbackLooper == null的情况。这种情况下，我们可以看到，注释1处生成了一个使用主线程消息循环的Handler。
更新进度在这里
在前边已经讲解，我们调用了publishProgress会触发onProgressUpdate。我们看下publishProgress。
@WorkerThread protected final void publishProgress(Progress... values) { if (!isCancelled()) { getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS, new AsyncTaskResult从上述代码中我们可以看到，通过handler把消息抛了出去，因为handler是主线程中的handler，因此消息的执行是在主线程中执行的。我们看下对消息MESSAGE_POST_PROGRESS的处理。
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; //1. 处理进度 case MESSAGE_POST_PROGRESS: result.mTask.onProgressUpdate(result.mData); break; } }我们可以看到，在注释1处处理了进度，回调了onProgress方法。这里的result的task对应的就是AsyncTask。不需要去深究代码细节。
执行结束还是靠Handler
接下来，我们来看最后一个重要方法，onPostExecute。
mWorker = new WorkerRunnable() { 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; } 依然是前边的mWorker成员变量的call方法，我们可以看到执行完doInbackgound后，在finally中执行了一个postResult方法，我们已经知道call调用是在线程池中发生的。那么接下来我们看postResult方法：
private Result postResult(Result result) { @SuppressWarnings("unchecked") Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult(this, result)); message.sendToTarget(); return result; } 通过该方法的实现我们可以看到，还是通过AsyncTask的handler把消息MESSAGE_POST_RESULT发送到了主线程处理。我们再来回顾下handler中的handleMessage方法，如下：
public void handleMessage(Message msg) { AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj; switch (msg.what) { //1.处理结果message case MESSAGE_POST_RESULT: // There is only one result result.mTask.finish(result.mData[0]); break; //2.处理进度message case MESSAGE_POST_PROGRESS: result.mTask.onProgressUpdate(result.mData); break; } }其中，注释2处我们在前边讲解处理进度的时候已经说到了。现在的处理结果的消息对应代码注释1，我们可以看到这里调用了AsyncTask的finish方法，finish方法是什么东西呢？我们再来挖掘一层。。。
private void finish(Result result) { if (isCancelled()) { //1.取消 onCancelled(result); } else { //2.执行完成 onPostExecute(result); } mStatus = Status.FINISHED; }我们可以看到finish方法中，注释1调用了取消后的逻辑。如果没有取消，会正常回调onPostExecute方法。此时是在Handler对应的消息队列中处理的，该Handler对应的Looper是MainLoooper，因此，该方法执行是在主线程执行的。
两点补充：先上代码：
@MainThread public final AsyncTask executeOnExecutor(Executor exec, Params... params) { if (mStatus != Status.PENDING) { switch (mStatus) { //1.异常处理 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; } 补充1：通过以上分析我们已经知道，调用AsyncTask的execute方法，任务进行串行执行（该机制是从3.0开始，3.0之前主要是没有排队的过程，因此是并行执行）。那么现在我们能不能做到并行执行呢？答案是肯定的，我们只需要跳过排队的过程，直接调用上边代码中的executeOnExecutor方法，该方法是直接在线程池上执行任务。
补充2：在调用AsyncTask的时候，如果两次调用一个AsyncTask执行任务会根据当前任务的状态抛出异常。如下：
//该代码是错误示范，会导致异常AsyncTask task = new MyAsyncTask();task.execute("http://******.mp3");//再次调用同一个task的executetask.execute("http://*****.mp4");该异常出现的原因可以在上边executeOnExecutor方法中看到，调用同一个任务的execute会走到异常模块，根据任务状态抛出对应的异常。
总结：对于AsyncTask的知识点重点有一下两点：
1、使用了SerialExecutor进行任务的排队。并通过scheduleNext集合try finally保证了消息串行执行。
2、使用Handler进行工作线程和主线程的切换。