Android(安卓)- Handler 、AsyncTask（二）

在Android - Handler 、AsyncTask（一）一文中，我们提到，为了解决不能阻塞主线程和不能在子线程中更新UI的问题，android提供了handler消息机制。

那么，如果有很多耗时的操作需要进行，并且需要在操作执行完之后或者是在操作过程中更新UI呢？创建很多线程吗？根据我们学过的知识，这个时候可以考虑使用线程池+handler组合的方式了（线程池在本篇博文中暂不总结），而Android已经为我们提供了相应的类来实现我们的需求，这个类就是AsyncTask

二、AsyncTask的实现原理
通常，我们使用AsyncTask的步骤如下： 1、创建一个类myAsyncTask继承AsyncTask A、选择性地复写onPreExecute()方法，该方法在UI线程中被执行，可以做一些初始化的工作，比如在界面上创建一个进度条。 B、（必须）复写doInBackground()方法，将耗时的操作定义在这个方法中,该方法会在onPreExecute()方法执行之后立即执行。 C、选择性地复写onProgressUpdate()方法，（任何时候都可以）在doInBackground()方法中执行publishProgress()方法来调用onProgressUpdate()方法以实现在耗时的操作过程中更新UI D、（必须）复写onPostExecute(Result)方法，利用doInBackground()方法执行完之后返回的结果更新UI。 2、创建myAsyncTask类的实例myAsyncTaskInstance 3、执行myAsyncTaskInstance.execute(Params...)
需要注意的是： a、AsyncTask类的实例只能在UI线程中创建 b、execute方法只能在UI线程中调用 c、不能手动调用onPreExecute()、onPostExecute(Result)、onProgressUpdate()和doInBackground()这几个方法 d、一个AsyncTask的实例只能执行一次execute方法

那么，AsyncTask的具体实现到底是什么样的呢？我们就从execute()方法的调用开始疏理

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);//从AsyncTask.java中可知，sDefaultExecutor为AsyncTask的内部类SerialExecutor的实例：    /*public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();    private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;*/         }

executeOnExecutor()方法的具体逻辑如下：

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,        Params... params) {//PENDING的API注释为：Indicates that the task has not been executed yet.    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)");        }    }    //Status是AsyncTask的一个内部枚举类，用来标示任务的状态，从上边的代码中可以看到，如果    //mStatus 的值为RUNNING或者FINISHED，则会抛出异常，并且在execute()方法一执行时    //就将mStatus 的值设为了RUNNING，即一个任务只能执行一次    mStatus = Status.RUNNING;    onPreExecute();    mWorker.mParams = params;    exec.execute(mFuture);    return this;}

关于上边第19行的onPreExecute()方法，在AsyncTask类中的定义及注释如下：

/** * Runs on the UI thread before {@link #doInBackground}. */protected void onPreExecute() { //该方法在UI线程中被执行，可以做一些初始化的工作，AsyncTask的子类可以选择性的复写该方法}

那上边的代码中mWorker和mFuture分别代表什么呢？

我们创建myAsyncTask类的实例时，在AsyncTask的构造函数中就已经完成了对mWorker和mFuture两个对象的初始化，mWorker是AsyncTask内部实现了Callable接口的一个类WorkerRunnable的实例：

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

mWorker.mParams = params;这条语句将我们调用execute(Params...)方法时传入的参数赋值给了mWorker的成员变量mParams ， mFuture则是FutureTask的一个实例，FutureTask的继承关系如下： public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> 即mFuture是Runnable的一个间接子类对象。关于mWorker和mFuture，暂时讲到此，等后边涉及到时再来详解。
接下来，看exec.execute(mFuture)这条语句从上文的分析中得知，执行exec.execute(mFuture)会调用SerialExecutor的execute方法，来看SerialExecutor的完整类定义：

private static class SerialExecutor implements Executor {//需要注意的是，Executor为线程池体系的顶级接口，内部只定义了一个空方法：/*public interface Executor {    *//**     * Executes the given command at some time in the future.  The command     * may execute in a new thread, in a pooled thread, or in the calling     * thread, at the discretion of the {@code Executor} implementation.     *//*    void execute(Runnable command);}*///即SerialExecutor 并不是线程池，它只是复写了execute()方法，可认为它就是一个可执行任务的执行器//定义一个ArrayDeque成员变量，ArrayDeque没有容量限制，是线程不安全的（此处不详解）    final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();//定义一个Runnable类型的临时变量mActive    Runnable mActive;//注意该方法使用了synchronized 关键字进行修饰    public synchronized void execute(final Runnable r) {    //在mTasks队列的尾部插入一个Runnable r        mTasks.offer(new Runnable() {            public void run() {                try {                    r.run();                } finally {                    scheduleNext();                }            }        });        if (mActive == null) {            scheduleNext();        }    }    protected synchronized void scheduleNext() {    //poll()方法从队列的头部检索并删除一个对象，并将检索到的对象返回        if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {        //如果poll()方法返回的mActive不为null的话，        //将会调用THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);            THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);        }    }}

关于THREAD_POOL_EXECUTOR：

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,        TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);//THREAD_POOL_EXECUTOR是AsyncTask类的成员变量，被static和final修饰，是一个线程池对象，//它的各个参数的值分别如下(关于这些值，这里不做解释)：private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;private static final int KEEP_ALIVE = 1;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);

THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)：将Runnable的间接子类对象mFuture交由线程池THREAD_POOL_EXECUTOR处理
那么，我们为什么不直接用THREAD_POOL_EXECUTOR来处理一个任务呢？ 事实上，我们在使用AsyncTask时，有两种执行任务的方式可以选择： 1、调用public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,Params... params)方法，指定参数exec为THREAD_POOL_EXECUTOR来执行mFuture任务。 2、直接调用execute(Params... params)方法，这种方式较常用。在采用第二种方式的情况下，任务会被SerialExecutor的execute方法重新调度之后再由THREAD_POOL_EXECUTOR来进行有序的执行，上文中我们也提到过SerialExecutor的execute方法被synchronized关键字所修饰。这种设计为我们的任务执行提供了更多的选择。（关于这两种执行方法的区别以及和线程池相关的其他知识，将在其他博文中总结）
根据线程池的相关知识可知，接下来，要执行的就是Runnable的间接子类对象mFuture的run方法了。
同时，上文提到的，AsyncTask的构造函数中mWorker和mFuture这两个对象的初始化的代码也需要贴出来了：

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);            }        }    };}

这里还有一个问题，为什么不把要在后台执行的任务定义在一个runnable对象的run方法中然后再执行THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(runnable)，而要把任务（doInBackground()方法）定义在mWorker的call方法中，将mWorker作为参数构造出一个mFuture，然后执行execute(mFuture)呢？
我们来看一下FutureTask类的定义：

/** * A cancellable asynchronous computation.  This class provides a base implementation of {@link Future}, * with methods to start and cancel a computation, query to see if the computation is complete, and * retrieve the result of the computation.  The result can only be retrieved when the computation has  * completed; the {@code get} methods will block if the computation has not yet completed.  Once * the computation has completed, the computation cannot be restarted * or cancelled (unless the computation is invoked using {@link #runAndReset}). * <p>A {@code FutureTask} can be used to wrap a {@link Callable} or * {@link Runnable} object.  Because {@code FutureTask} implements * {@code Runnable}, a {@code FutureTask} can be submitted to an * {@link Executor} for execution. */ //一个可取消的异步计算，该类提供了基于Future的一些方法实现，通过这些方法可以开启或退出一个计算，可以 //查看一个计算是否完成并检索计算的结果，如果计算尚未完成，用于检索结果的get方法将会被阻塞，一旦计算 //完成，除非调用runAndReset，否则计算不会被重新启动或者取消，一个FutureTask可以用来包装一个 //Callable或者Runnable对象，因为FutureTask implements Runnable， //一个FutureTask可以被提交给Executor进行执行（只是大致翻译，对这个类有个大概了解）public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {//public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V>{}}

可以看出，FutureTask类的存在是为了对一个任务进行包装，为的是能够更好地控制这个任务。 FutureTask类有两个构造函数：第一个：

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {    this.callable = Executors.callable(runnable, result);    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable}

Executors类中的callable(runnable, result)方法：

public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {    if (task == null)        throw new NullPointerException();    return new RunnableAdapter<T>(task, result);}

Executors类中的内部类RunnableAdapter：

/** * A callable that runs given task and returns given result */static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {   final Runnable task;   final T result;   RunnableAdapter(Runnable task, T result) {       this.task = task;       this.result = result;   }   public T call() {       task.run();       return result;   }}

可以看到，这个构造函数将接收的Runnable task和T result作为参数构造出一个Callable的间接子类对象，并且该对象的call方法中执行的就是task的run方法。然后将这个对象赋给了FutureTask的成员变量callable。

第二个（也就是我们AsyncTask中的FutureTask走的构造函数）：

public FutureTask(Callable<V> callable) {//同样注意泛型    if (callable == null)        throw new NullPointerException();    //将接收的callable赋给FutureTask的成员变量private Callable<V> callable;    this.callable = callable;    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable}

和第一个构造函数一样，重点也是在为FutureTask的成员变量callable赋值接下来， mFuture的run方法：

public void run() {    if (state != NEW ||!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,null, Thread.currentThread()))        return;    try {        Callable<V> c = callable;//将callable赋值给临时定义的allable<V>变量c        if (c != null && state == NEW) {            V result;//定义临时变量V result(泛型)            boolean ran;//定义临时boolean变量ran            try {            //执行c的call()方法，这一步是关键                result = c.call();                //将ran的值设置为true                ran = true;            } catch (Throwable ex) {                result = null;                ran = false;                //异常处理，略过，不影响流程理解                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);    }}

根据上边的分析可知，FutureTask类是Runnable的间接子类对象，它复写了run方法，不过，在它的run方法中，真正的任务是在FutureTask的成员变量callable的call方法中执行的，其余代码的作用是为了更好地控制任务的执行，即FutureTask类的注释中提到的。
而AsyncTask中mFuture的创建——mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker)——走的是上文提到的FutureTask的第二个构造函数，mWorker是WorkerRunnable类型的实例，关于WorkerRunnable的定义，上文已经列出，WorkerRunnable实现了Callable接口，并复写了call方法。
所以，THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)的执行最终导致mWorker的call方法的执行，具体逻辑为：

mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {public Result call() throws Exception {        mTaskInvoked.set(true);        Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);        //noinspection unchecked//主要就是这个方法了        return postResult(doInBackground(mParams));    }};

终于看到了我们的doInBackground()方法了，顺便看一下这个方法在AsyncTask.java中的定义吧：

/** * Override this method to perform a computation on a background thread. The * specified parameters are the parameters passed to {@link #execute} * by the caller of this task. * This method can call {@link #publishProgress} to publish updates * on the UI thread. * @param params The parameters of the task. * @return A result, defined by the subclass of this task. */ //可以看到，该方法是个空方法，注释也通俗易懂，不翻译了protected abstract Result doInBackground(Params... params);

看到这里，也就明白了AsyncTask是怎样把我们定义到doInBackground()方法中的任务放到后台去执行的了。doInBackground()方法执行完之后，其返回值将作为postResult()方法的参数，来看postResult()方法：

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

该方法的主要逻辑就是：创建一条消息（其 what值为MESSAGE_POST_RESULT，obj值为new AsyncTaskResult<Result>(this, result)) ），并且发送出去。 sHandler是AsyncTask的成员变量private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler(); InternalHandler是AsyncTask的内部类， AsyncTaskResult也是AsyncTask的内部类 :

private static class AsyncTaskResult<Data> {//同样需要注意泛型        final AsyncTask mTask;        final Data[] mData;        AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {            mTask = task;            mData = data;        }}

代码比较简单，需要发送的消息的obj值就是一个AsyncTaskResult对象，其成员变量final AsyncTask mTask的值为this，成员变量final Data[] mData的值则是doInBackground()方法的返回值。消息创建好，并且发送出去了，我们来看一下消息的处理：

private static class InternalHandler extends Handler {    @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})    @Override    public void handleMessage(Message msg) {    //先取得AsyncTaskResult 类型的消息的obj--result        AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;        switch (msg.what) {            case MESSAGE_POST_RESULT:            //接收到上文中的MESSAGE_POST_RESULT消息后的处理逻辑为：                // There is only one result                result.mTask.finish(result.mData[0]);                break;            case MESSAGE_POST_PROGRESS:                result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);                break;        }    }}

消息处理方式为 result.mTask（即该AsyncTask对象）的finish方法（），参数为result.mData[0]（即doInBackground()方法的返回值），来看finish方法（）的具体逻辑：

private void finish(Result result) {    if (isCancelled()) {        onCancelled(result);    } else {    //如果任务没有退出，则执行onPostExecute(result)方法        onPostExecute(result);    }    mStatus = Status.FINISHED;}

再来看onPostExecute(result)方法的定义：

/**      * <p>Runs on the UI thread after {@link #doInBackground}. The * specified result is the value returned by {@link #doInBackground}.</p> * <p>This method won't be invoked if the task was cancelled.</p> * @param result The result of the operation computed by {@link #doInBackground}. */ //注释同样比较简单，不做翻译了 @SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})protected void onPostExecute(Result result) { }

复写onPostExecute()方法利用doInBackground(Params...)方法的返回值更新UI的流程也梳理清楚了
现在来分析一下，如果我们在doInBackground()方法中执行publishProgress()方法来更新UI的话，代码的执行逻辑又是什么样的？ publishProgress()方法的定义如下：

 /**  * This method can be invoked from {@link #doInBackground} to  * publish updates on the UI thread while the background computation is  * still running. Each call to this method will trigger the execution of  * {@link #onProgressUpdate} on the UI thread.  *  * {@link #onProgressUpdate} will note be called if the task has been  * canceled.  *  * @param values The progress values to update the UI with.  */  //后台计算正在进行时可以在doInBackground()方法中调用此方法  //每一次调用这个方法都会导致onProgressUpdate()方法在UI线程中被执行  //接收的参数类型为AsyncTask<Params, Progress, Result>接收的泛型类型Progressprotected final void publishProgress(Progress... values) {     if (!isCancelled()) {         sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,                 new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();     }}

publishProgress()方法和我们上边讲到过的postResult()方法一样，主要逻辑都是创建一条消息并且发送出去。只是在这里，消息的what值是MESSAGE_POST_PROGRESS，消息的obj值为new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)，消息的处理：

public void handleMessage(Message msg) {    //先取得AsyncTaskResult 类型的消息的obj--result    AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;    switch (msg.what) {     ... ...     //接收到上文中的MESSAGE_POST_PROGRESS消息后的处理逻辑为：    case MESSAGE_POST_PROGRESS:        result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);        break;    }}

和wha t值为MESSAGE_POST_RESULT的消息的处理类似，直接看onProgressUpdate()方法的定义：

/** * 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. */ //在publishProgress()方法被调用之后，在UI线程中执行@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})protected void onProgressUpdate(Progress... values) {//空方法}

至此，AsyncTask的实现原理基本清楚了， onPreExecute()、doInBackground()、publishProgress()、onProgressUpdate()和onPostExecute(Result)这几个方法在一次AsyncTask任务执行过程中所扮演的角色也明了了
还有两个主要问题： 1、AsyncTask使用线程池+handler组合的方式，AsyncTask的缺陷或者说它的灵活使用主要也是在线程池上。关于这方面，需要另写博文作总结。 2、关于FutureTask类是怎样对callable的call方法（任务）进行控制的，还有很多细节没有搞清楚。

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