Android(安卓)AsyncTask 完美解析 看不懂源码你就输了
文章目录
- 1.简介
- 2.基本使用
- 2.1 关键API
- 2.2 伪代码
- 3.源码分析
- 3.1 构造函数
- 3.2 android.os.AsyncTask#execute(Params...)
- 3.3 执行流程
- 3.4 知识点总结
- 4. 异常分析
- 4.1 the task is already running
- 4.2 the task has already been executed
1.简介
android.os.AsyncTask，一个执行异步操作的类，我们可以使用它来处理后台任务，并且在UI线程中处理结果，而无需关心线程的问题。
AsyncTask 内部是使用 {@link Thread}和{@link Handler}来实现的。理想情况下，应将AsyncTasks用于短操作（最多几秒钟）。如果需要长时间保持线程运行，建议使用 java.util.concurrent 包提供的各种API。 例如{@link Executor}，{@ link ThreadPoolExecutor}和{@link FutureTask}。
2.基本使用
2.1 关键API
android.os.AsyncTask#execute(Params…)
使用指定的参数执行任务。 任务返回自身（this），以便调用者可以保留对其的引用。这个方法必须在UI 线程上调用。
android.os.AsyncTask#onPreExecute
在后台任务执行之前执行，同样是运行在UI 线程。
android.os.AsyncTask#doInBackground
后台任务，用于处理一些异步操作。该方法由AsyncTask 内置的调度者执行，在使用中需要复写该方法来完成异步处理。在此方法中可以调用android.os.AsyncTask#publishProgress 函数来更新进度，通知UI 线程来显示。
android.os.AsyncTask#onProgressUpdate
更新进度。该方法是经 android.os.AsyncTask#publishProgress 函数执行后由android.os.AsyncTask 内部的Handler 进行消息分发，然后在UI 线程执行。
android.os.AsyncTask#onPostExecute
后台任务执行完毕后，通过内部的handler 将返回结果发送至UI 线程，入参是{@link #doInBackground}函数的返回值，可在该方法处理执行结果。
2.2 伪代码
2.2.1 继承 AsyncTask，复写方法
class DownloadAsyncTask extends AsyncTask<Params, Progress, Result>{ @Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); // todo 在 doInBackground() 函数之前执行，运行在UI线程 } @Override protected Result doInBackground(Params... params) { // todo 处理异步任务，运行在后台（work）线程 // todo 可以调用此方法来更新进度 onProgressUpdate(); return null; } @Override protected void onPostExecute(Result result) { super.onPostExecute(result); // todo 在 doInBackground() 函数之后执行，可以在这里处理运行结果。运行在UI线程 }}2.2.2 调用执行
DownloadAsyncTask asyncTask = new DownloadAsyncTask();asyncTask.execute();2.2.3 小心内存泄漏
因为AsyncTask 是执行的异步操作，所以在使用的时候一定要注意内存泄露的问题，切记切记！！！
3.源码分析
源码版本：SDK 28
3.1 构造函数
/** * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread. */ public AsyncTask() { this((Looper) null); } /** * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread. * * @hide */ 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; } }; 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 occurred while executing doInBackground()", e.getCause()); } catch (CancellationException e) { postResultIfNotInvoked(null); } } }; }在构造函数里做了三件事，初始化Handler 的实例mHandler，WorkerRunnable 的实例mWorker 以及 FutureTask 的实例 mFuture。
mHandler：用于连接后台线程和UI 线程，做消息分发的。
mWorker：本质上是一个Callable，查看 WorkerRunnable 发现是实现的 java.util.concurrent.Callable 接口，而 Callable 是一个可以携带返回结果的任务。
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> { Params[] mParams; }在mWorker 的 call() 方法中执行 doInBackground 函数来获取返回结果
而后在finally 中执行了 android.os.AsyncTask#postResult 方法，此方法是发送一个message，其中携带的数据就是doInBackground 方法返回的数据。
private Result postResult(Result result) { @SuppressWarnings("unchecked") Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(this, result)); message.sendToTarget(); return result; }mFuture：用来处理异步请求，配合 java.util.concurrent.Callable 接口可以实现在工作线程获取返回结果。在这里 mWorker 表示的也就是 mFuture 要执行的任务。另外，还复写 java.util.concurrent.FutureTask#done 的方法，该方法在任务执行完毕时被调用，这里做了个安全校验，当没有执行task 时仍会调用 postResult 方法，执行到UI线程上。
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 occurred while executing doInBackground()", e.getCause()); } catch (CancellationException e) { postResultIfNotInvoked(null); } } }; private void postResultIfNotInvoked(Result result) { final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get(); if (!wasTaskInvoked) { postResult(result); } }mTaskInvoked 是个原子操作（AtomicBoolean），在mWorker 的run 方法中设置为true。
private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();3.2 android.os.AsyncTask#execute(Params…)
android.os.AsyncTask#execute(Params…) 内部会执行 android.os.AsyncTask#executeOnExecutor 方法，传入sDefaultExecutor
@MainThread public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) { return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params); } @MainThread 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();// 1. mWorker.mParams = params; exec.execute(mFuture);// exec 为 sDefaultExecutor return this; }在方法内部调用了android.os.AsyncTask#onPreExecute 函数，到这里目前还是运行在UI 线程。其次执行 exec.execute(mFuture)，而入参 exec 为 sDefaultExecutor。那sDefaultExecutor 是啥呢？
/** * An {@link Executor} that executes tasks one at a time in serial * order. This serialization is global to a particular process. */ public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor(); private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;这里 sDefaultExecutor 指向了 SERIAL_EXECUTOR，这是一个串行的任务调度器，将进入的任务按顺序取出执行。
private static class SerialExecutor implements Executor { // 这是一个双端队列，符合先进先出的原则。 final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>(); // 当前执行的任务 Runnable mActive; public synchronized void execute(final Runnable r) { // 1.把传递进去来的runnable 打包成一个新的Runnable对象，然后入队。 mTasks.offer(new Runnable() { public void run() { try { // 4.执行传入进来的runnable 任务，即 FutureTask -> WorkerRunnable -> doInBackground r.run(); } finally { // 5.执行完毕后，继续执行下一个任务。 scheduleNext(); } } }); // 2.当 mActive 为 null 时，从队列中取出任务并执行 if (mActive == null) { scheduleNext(); } } protected synchronized void scheduleNext() { // 3.从队头取出一个任务，如果不为null，则通过线程池获取一个子线程来执行该任务 if ((mActive = mTasks.poll()) != null) { THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive); } }}当一个新的任务（FutureTask）进来时
- 把传递进来的任务 打包成一个新的Runnable 对象，然后按先进先出的顺序执行入队（offer）操作。
- 检查当前是否有正在执行的任务，如果没有，则获取任务执行。
- 从队头取出一个任务，如果不为null，则通过线程池获取一个子线程来执行该任务 （AsyncTask 内包装了一个特有的线程池）。
- 执行传入进来的runnable 任务，即 可获取返回值的task ，该任务中执行 doInBackground 方法，还有执行结果的消息分发。
- 继续执行下一个任务，重复 3-4-5，直到任务队列中没有需要执行的任务。
THREAD_POOL_EXECUTOR 指向了一个线程池的对象，当有Runnbale 任务进来时，通过 threadPoolExecutor 来开启一个新线程执行任务。注意，这里执行的任务是经过 SerialExecutor 包装过的任务，在包装的任务内首先执行的才是FutureTask 中的 WorkerRunnable。
3.3 执行流程
话不多说，直接上图
emmmmmm… 算了算了 画图太浪费时间了，还是简单的做个描述吧。
-
android.os.AsyncTask#execute(Params…)
-
android.os.AsyncTask#executeOnExecutor
-> android.os.AsyncTask#onPreExecute
-> exec.execute(mFuture) 调用调度器执行任务 -
android.os.AsyncTask.SerialExecutor
-> 打包传递进来的Runnable，然后执行入队（offer）操作。
-> 检查当前是否有正在执行的任务，如果没有，则获取任务执行。
从队头取出一个任务，如果不为null，则通过线程池获取一个子线程来执行该任务 （AsyncTask 内包装了一个特有的线程池）。
-> 执行传入进来的runnable 任务，即 可获取返回值的task ，该任务中执行 doInBackground 方法，还有执行结果的消息分发。
-> 继续执行下一个任务，重复 3-4-5，直到任务队列中没有需要执行的任务。 -
FutureTask -> android.os.AsyncTask.WorkerRunnable
-> android.os.AsyncTask#doInBackground
-> android.os.AsyncTask#postResult 发送消息，通知任务完成。 -
InternalHandler
-> Message -> android.os.AsyncTask#MESSAGE_POST_RESULT -> android.os.AsyncTask#finish -> android.os.AsyncTask#onPostExecute
-> Message -> android.os.AsyncTask#MESSAGE_POST_PROGRESS -> android.os.AsyncTask#onProgressUpdate
3.4 知识点总结
- 使用FutureTask 和 Callable 实现获取任务的返回值
- 使用 SerialExecutor 维护任务队列，保证串行的执行顺序
- 使用 ThreadPoolExecutor 来获取一个新的工作线程来执行后台任务
- 使用 Handler 来做消息的分发，最后切换回UI 线程
4. 异常分析
4.1 the task is already running
现象：asyncTask的后台任务还在执行中，再次调用execute 方法报错。
源码分析：
@MainThreadpublic 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."); // 忽略其他代码 } } mStatus = Status.RUNNING;// 置状态为运行状态 // 忽略其他代码}可以看到AsyncTask 内部用了一个枚举值来表示当前的状态，当调用execute-> executeOnExecutor 方法时，首先会检查状态，如果当前已经是 RUNNING 状态，则抛出异常。如果是第一次调用则会初始化状态为 Status.RUNNING，这样做也是防止多次调用 execute 方法。
结论：一个AsyncTask 实例对象不能重复调用execute 方法，该方法只能执行一次。
4.2 the task has already been executed
原因：当一个 AsyncTask对象 的execute 方法执行完毕（含后台任务），再次调用execute 方法报错。
源码分析：
@MainThreadpublic final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec, Params... params) { if (mStatus != Status.PENDING) { switch (mStatus) { // 省略其他代码 case FINISHED: throw new IllegalStateException("Cannot execute task:" + " the task has already been executed " + "(a task can be executed only once)"); } } // 省略其他代码 return this;}可以看到同样是在 executeOnExecutor 方法中抛出的异常，那么，mStatus 是什么时候变成 FINISHED 的呢？追踪代码发现是在android.os.AsyncTask#finish 方法中做了赋值，而finish 方法又是在 InternalHandler 收到的 MESSAGE_POST_RESULT 消息时做的处理，到这里也就明白了。
简单来说就是在后台任务执行完毕之后把状态改为了 Status.FINISHED
private void finish(Result result) { if (isCancelled()) { onCancelled(result); } else { onPostExecute(result);// 后台任务执行完毕，获得返回的结果，运行在UI 线程 } mStatus = Status.FINISHED;}结论： 一个AsyncTask 实例对象不要重复调用execute 方法，该方法只能执行一次。
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