Android多線程:AsyncTask的源碼解析

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AsyncTask作為Android原生的一個異步加載類蔼紧,在前幾年還是非常流行的仙辟,但隨著RxJava和RxAndroid的流行境蜕,它的吸引力降低了不少撑教。AsyncTask是通過對ThreadHandler的封裝叹话,簡化我們的操作偷遗,滿足我們在線程里面進行計算,在主線程更新UI驼壶。但是AsyncTask適用于短時操作(最多幾秒鐘)氏豌,并不推薦用于長時間的耗時操作(現(xiàn)在版本的AsyncTask任務(wù)的執(zhí)行是串行,當然也可以自己選并行)热凹。

AsyncTask的使用還是非常簡單的泵喘,下面就是使用的例子:

public class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {

    /**
     * 運行異步線程的任務(wù)
     * @param strings
     * @return
     */
    @Override
    protected String doInBackground(String... strings) {
        return null;
    }

    /**
     * 運行在主線程,接受異步線程任務(wù)的結(jié)果
     * @param s
     */
    @Override
    protected void onPostExecute(String s) {
        super.onPostExecute(s);
    }

    /**
     * 運行在主線程般妙,在異步線程執(zhí)行前執(zhí)行纪铺,可以做一些準備工作
     */
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
    }

    /**
     * 
     * 運行在主線程,加載進度
     * @param values
     */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
    }

/**
     * 運行在主線程碟渺,取消監(jiān)聽
     */
    @Override
    protected void onCancelled() {
        super.onCancelled();
    }
}
new MyAsyncTask().execute("執(zhí)行");

使用起來就是如此的簡單爽快鲜锚。

AsyncTask的源碼分析:

    public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
    private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";

    //CPU數(shù)量
    private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    //線程池核心線程數(shù)量,最多4個苫拍,最少2個
    private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
    //線程池最大線程數(shù)量
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
    //空閑線程的存活時間30s
    private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;

    //線程池創(chuàng)建線程的線程工廠
    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        //使用原子整數(shù)烹棉,可以保證在超高并發(fā)下工作
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

    //靜態(tài)阻塞式隊列,用來存放待執(zhí)行的任務(wù)怯疤,初始容量為128
    //這個阻塞式隊列很特別類浆洗,主要提供了兩個方法put()和take(),
    // 前者將一個對象放到隊列中集峦,如果隊列已經(jīng)滿了伏社,就等待直到有空閑節(jié)點抠刺;
    // 后者從head取一個對象,如果沒有對象摘昌,就等待直到有可取的對象
    private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

    //靜態(tài)并行執(zhí)行器速妖,3.0以前這是AsyncTask的默認執(zhí)行器
    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;

    static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
    }

    //靜態(tài)串行執(zhí)行器,內(nèi)部進行了串行控制聪黎,可以不斷的遞歸任務(wù)執(zhí)行
    public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

    //Handler的消息類型罕容,發(fā)送結(jié)果
    private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
    //Handler的消息類型,發(fā)送進度
    private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;

    //默認執(zhí)行器稿饰,從3.0開始锦秒,默認使用串行
    private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
    //靜態(tài)Handler,使用懶加載方式,使用時才創(chuàng)建喉镰,而且使用了單例模式
    private static InternalHandler sHandler;

    //任務(wù)執(zhí)行相關(guān)的兩個類
    private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
    private final FutureTask<Result>             mFuture;

    //當前狀態(tài)旅择,默認是未執(zhí)行狀態(tài)
    private volatile android.os.AsyncTask.Status mStatus = android.os.AsyncTask.Status.PENDING;

    //是否取消
    private final AtomicBoolean mCancelled   = new AtomicBoolean();
    //任務(wù)是否被執(zhí)行
    private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();

    //用于執(zhí)行消息發(fā)送的Handler, 默認是把sHandler賦值給他
    private final Handler mHandler;

    //靜態(tài)串行執(zhí)行器類
    private static class SerialExecutor implements Executor {
        //一個既可以用于隊列又可以用于棧的類,它的執(zhí)行速度比LinkList和Stack快侣姆;
        //這個是用于隊列
        final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
        //當前正在執(zhí)行的任務(wù)
        Runnable mActive;

        public synchronized void execute(final Runnable r) {
            mTasks.offer(new Runnable() {
                public void run() {
                    //下面這段代碼保證了串行的執(zhí)行機制生真,使用try{}finally{}模式,也是十分有想象力的
                    try {
                        r.run();
                    } finally {
                        scheduleNext();
                    }
                }
            });
            if (mActive == null) {
                scheduleNext();
            }
        }

        protected synchronized void scheduleNext() {
            if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
            }
        }
    }

    public enum Status {
        // 當前還未執(zhí)行任務(wù)捺宗,正在等待任務(wù)加入
        PENDING,
        // 當前正在執(zhí)行任務(wù)
        RUNNING,
        //任務(wù)執(zhí)行完成(標志onPostExecute完成)
        FINISHED,
    }

    private static Handler getMainHandler() {
        synchronized (android.os.AsyncTask.class) {
            if (sHandler == null) {
                //保證了Hanlder的執(zhí)行是在主線程
                sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
            }
            return sHandler;
        }
    }

    private Handler getHandler() {
        return mHandler;
    }

    //可以用于切換執(zhí)行器柱蟀,使用并行方式,這方法被隱藏了蚜厉,官方希望我們使用默認方式
    public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {
        sDefaultExecutor = exec;
    }

    public AsyncTask() {
        this((Looper) null);
    }

    public AsyncTask(@Nullable Handler handler) {
        this(handler != null ? handler.getLooper() : null);
    }

    public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
        //以前AsyncTask要求初始化一定要放在主線程长已,現(xiàn)在沒這個要求了
        mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
                ? getMainHandler()
                : new Handler(callbackLooper);

        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                //設(shè)置正在執(zhí)行任務(wù)
                mTaskInvoked.set(true);
                Result result = null;
                try {
                    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                    //這里異步任務(wù)被執(zhí)行,返回結(jié)果
                    result = doInBackground(mParams);
                    Binder.flushPendingCommands();
                } catch (Throwable tr) {
                    mCancelled.set(true);
                    throw tr;
                } finally {
                    //結(jié)果返回
                    postResult(result);
                }
                return result;
            }
        };

        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
            //mWorker的Call()執(zhí)行完后弯囊,再執(zhí)行,這里主要處理異常情況痰哨,如被取消
            @Override
            protected void done() {
                try {
                    //get()方法是一個阻塞方法,直到mWorker的Call()執(zhí)行有結(jié)果后才會執(zhí)行
                    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);
                }
            }
        };
    }

    //發(fā)布結(jié)果
    private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
        final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
        if (!wasTaskInvoked) {//正常情況下匾嘱,wasTaskInvoked為true
            postResult(result);
        }
    }

    //Handler發(fā)送結(jié)果消息
    private Result postResult(Result result) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
        message.sendToTarget();
        return result;
    }

    public final android.os.AsyncTask.Status getStatus() {
        return mStatus;
    }

    //執(zhí)行在線程里面斤斧,用于需要重寫
    @WorkerThread
    protected abstract Result doInBackground(Params... params);

    //執(zhí)行在主線程,運行在doInBackground前面霎烙,可以做一些準備工作撬讽,如進度條的初始化
    @MainThread
    protected void onPreExecute() {
    }

    //執(zhí)行在主線程,子線程處理得到的結(jié)果
    @SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
    @MainThread
    protected void onPostExecute(Result result) {
    }

    //執(zhí)行在主線程悬垃,處理進度
    @SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
    @MainThread
    protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
    }

    //執(zhí)行在主線程游昼,任務(wù)取消,這個方法尝蠕,用戶不應(yīng)該自己調(diào)用
    @SuppressWarnings({"UnusedParameters"})
    @MainThread
    protected void onCancelled(Result result) {
        onCancelled();
    }

    //執(zhí)行在主線程烘豌,任務(wù)取消
    @MainThread
    protected void onCancelled() {
    }

    //任務(wù)是否被取消
    public final boolean isCancelled() {
        return mCancelled.get();
    }

    //取消任務(wù)
    public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        mCancelled.set(true);
        return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
    }

    public final Result get() throws InterruptedException, ExecutionException {
        return mFuture.get();
    }

    public final Result get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,
            ExecutionException, TimeoutException {
        return mFuture.get(timeout, unit);
    }

    //任務(wù)執(zhí)行
    @MainThread
    public final android.os.AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
    }

    @MainThread
    public final android.os.AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
                                                                                  Params... params) {
        if (mStatus != android.os.AsyncTask.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 = android.os.AsyncTask.Status.RUNNING;

        //看這里,果然是先執(zhí)行
        onPreExecute();

        mWorker.mParams = params;
        exec.execute(mFuture);

        return this;
    }

    //還可以直接執(zhí)行Runnable
    @MainThread
    public static void execute(Runnable runnable) {
        sDefaultExecutor.execute(runnable);
    }

    @WorkerThread
    protected final void publishProgress(Progress... values) {
        if (!isCancelled()) {
            getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                    new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
        }
    }
    
    private void finish(Result result) {
        if (isCancelled()) {
            onCancelled(result);//如果取消了看彼,走取消監(jiān)聽
        } else {
            onPostExecute(result);//否則廊佩,發(fā)布計算結(jié)果
        }
        //從這里可以看出囚聚,onCancelled和onPostExecute是互斥的
        mStatus = android.os.AsyncTask.Status.FINISHED;
    }

    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;
                case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                    break;
            }
        }
    }

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

    @SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})
    private static class AsyncTaskResult<Data> {
        final android.os.AsyncTask mTask;
        final Data[]               mData;

        AsyncTaskResult(android.os.AsyncTask task, Data... data) {
            mTask = task;
            mData = data;
        }
    }
}

總結(jié):
1、AsyncTask其實只是對Thread和Handler進行了一些封裝标锄;
2顽铸、AsyncTask默認使用的是串行的執(zhí)行方式,這就要求我們不要去執(zhí)行太耗時的任務(wù)料皇,官方告訴我們執(zhí)行時間最好是幾秒谓松;
3、我們可以手動將AsyncTask的執(zhí)行方式改為并行執(zhí)行践剂,方法是executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Params... params)

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