Android多线程之AsyncTask源码解析
本系列文章会陆续对 Android 的多线程机制进行总体介绍，帮助读者了解 Android 环境下如何实现多线程编程，也算是对本身所学内容的一个总结概括java
项目主页：github.com/leavesC/Jav…android
AsyncTask 是一个较为轻量级的异步任务类，在底层经过封装 ThreadPool 和 Handler ，实现了线程的复用，后台任务执行顺序的控制、子线程和 UI 线程的切换，使得开发者能够以简单的方法来执行一些耗时任务git
此篇文章就基于 Android API 27 版本的源码来对 AsyncTask 进行一次总体分析，以便对其底层工做流程有所了解github
通常，AsyncTask 是以相似于如下的方式来调用的编程
new AsyncTask<String, Integer, String>() {
@Override
protected String doInBackground(String... strings) {
return null;
}
}.execute("leavesC");
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因此这里就从 execute() 方法入手多线程
//以默认的串行任务执行器 sDefaultExecutor 来执行后台任务
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
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execute(Params)方法内部调用的是 executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)方法，当中 sDefaultExecutor用于定义任务队列的执行方式，AsyncTask 默认使用的是串行任务执行器异步
//以指定的任务执行器 Executor 来执行后台任务
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec, Params... params) {
//Task 只能被执行一次，若是 mStatus != Status.PENDING ，说明 Task 被重复执行，此时将抛出异常
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)");
}
}
//将状态值置为运行状态
mStatus = Status.RUNNING;
//在 doInBackground() 方法以前被调用，用于作一些界面层的准备工做
onPreExecute();
//执行耗时任务
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);
return this;
}
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mStatus是一个枚举变量，用于定义当前 Task 的运行状态，用于防止 Task 被重复执行ide
//用于标记 Task 的当前状态
public enum Status {
//Task 还未运行
PENDING,
//Task 正在运行
RUNNING,
//Task 已经结束
FINISHED,
}
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以后就调用任务执行器，提交任务函数
//执行耗时任务
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);
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executeOnExecutor(Executor, Params)方法能够从外部传入自定义的任务执行器对象，例如能够传入 AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR 使 AsyncTask 中的任务队列以并行的方式来完成oop
这里先来看下默认的串行任务执行器是如何执行的
每个被提交的任务都会被加入任务队列 mTasks当中，mActive表示当前在执行的任务，每当有新任务 Runnable 到来时，就会在 Runnable 的外层多包裹一层 Runnable ，而后将之插入到任务队列中，当 execute(Runnable)方法第一次被执行时，mActive为 null ，所以就会触发 scheduleNext()方法获取任务队列的第一个任务并提交给线程池 THREAD_POOL_EXECUTOR 进行处理，当 r.run()方法返回时（即任务处理结束），在 finally中又会获取下一个任务进行处理，从而实现了任务队列的串行执行
//串行任务执行器，即提交给线程池的任务是按照顺序一个接一个被执行的
private static class SerialExecutor implements Executor {
//任务队列
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
//当前在执行的任务
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//向任务队列尾端插入任务
//在外部任务外部包装多一层 Runnable
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
r.run();
} finally {
scheduleNext();
}
}
});
//若是当前没有在执行任务，则调取队列中的任务进行处理
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
//获取队列的首个任务并处理
protected synchronized void scheduleNext() {
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
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再看下线程池 THREAD_POOL_EXECUTOR 是如何定义的
能够看到，具体的线程池实现类是 ThreadPoolExecutor，使用线程池从而避免了线程重复的建立与销毁操做，有利于提升系统性能
//CPU 核数量
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//线程池中的核心线程数
//至少有2个，最多4个，线程数至少要比 CPU 核数量少1个，以免 CPU 与后台工做饱和
private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
//线程池容纳的最大线程数量
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
//线程在闲置时的存活时间（30秒），超出这个时间将被回收
private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;
//线程队列
//当 LinkedBlockingDeque 已满时，新增的任务会直接建立新线程来执行，当建立的线程数量超过最大线程数量 KEEP_ALIVE_SECONDS 时会抛出异常
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
//线程工厂，提供建立新线程的功能，经过线程工厂能够对线程的一些属性进行定制
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());
}
};
//线程池对象
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);
//包括核心线程在内的全部线程在闲置时间超出 KEEP_ALIVE_SECONDS 后都将其回收
threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
}
//当前 Task 使用的任务执行器
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
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看到线程池，这里就又引出了另一个问题，后台任务是在子线程中调用的，那 AsyncTask 又是如何在 UI 线程中回调 onPreExecute()、onPostExecute(Result)、onProgressUpdate(Progress)这几个方法的呢？
先看几个相关方法的声明
//在子线程中被调用，用于执行后台任务
@WorkerThread
protected abstract Result doInBackground(Params... params);
//在 UI 线程中被调用，在 doInBackground() 方法以前调用，用于在后台任务开始前作一些准备工做
@MainThread
protected void onPreExecute() {
}
//在 UI 线程中被调用，在 doInBackground() 方法以后调用，用于处理后台任务的执行结果
//参数 result 是 doInBackground() 方法的返回值
@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
@MainThread
protected void onPostExecute(Result result) {
}
//在 UI 线程中被调用，当调用了 publishProgress() 方法后被触发
//用于更新任务进度值
@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
@MainThread
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
}
//在 UI 线程中被调用
//当调用了 cancel(boolean) 方法取消后台任务后会被调用
//在 doInBackground() 方法结束时也会被调用
//方法内部默认调用了 onCancelled() 方法
@SuppressWarnings({"UnusedParameters"})
@MainThread
protected void onCancelled(Result result) {
onCancelled();
}
//在 UI 线程中被调用，被 onCancelled(Result) 方法调用
@MainThread
protected void onCancelled() {
}
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onPreExecute()在 executeOnExecutor(Executor, Params)中有被调用，由于 executeOnExecutor()方法被要求在 UI 线程中调用，所以 onPreExecute()天然也会在 UI 线程中被执行
其它方法的调用则涉及到了 Handler、Looper 与 MessageQueue 的相关知识点，关于这些能够从这里获取详细介绍： JavaKotlinAndroidGuide ，这里就简单介绍下
看下 AsyncTask 类的三个构造函数。当中，除了无参构造函数，其余两个构造函数都使用 @hide注解隐藏起来了，所以咱们在通常状况下只能使用调用无参构造函数来初始化 AsyncTask
//建立一个新的异步任务，必须在UI线程上调用此构造函数
public AsyncTask() {
this((Looper) null);
}
/** * 隐藏的构造函数 * 建立一个新的异步任务，必须在UI线程上调用此构造函数 * * @hide */
public AsyncTask(@Nullable Handler handler) {
this(handler != null ? handler.getLooper() : null);
}
/** * 隐藏的构造函数 * 建立一个新的异步任务，必须在UI线程上调用此构造函数 * @hide */
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
//若是 callbackLooper 为 null 或者是等于主线程 Looper ，则以主线程 Looper 对象为参数构建一个与主线程关联的 Handler 对象
//不然就以传入的 Looper 对象为参数来构建与子线程关联的 Handler
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);
}
}
};
}
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所以咱们传给构造函数 AsyncTask(Looper) 的参数为 null ，由于 mHandler 变量实际上是赋值为绑定了 UI 线程 Looper 的 InternalHandler 变量
由于 InternalHandler 绑定了 UI 线程的 Looper 对象，所以 handleMessage(Message)方法实际上是在 UI 线程被执行，从而实现了子线程和 UI 线程之间的切换
//按照正常状况来讲，在初始化 AsyncTask 时咱们使用的都是其无参构造函数
//所以 InternalHandler 绑定的 Looper 对象便是与主线程关联的 Looper 对象
//因此 InternalHandler 能够用来在 UI 线程回调某些抽象方法，例如 onProgressUpdate() 方法
private static InternalHandler sHandler;
//等于 sHandler
private final Handler mHandler;
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:
//处理后台任务的执行结果
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS:
//更新后台任务的进度
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
//获取与主线程关联的 Looper 对象，以此为参数构建一个 Handler 对象
//因此在 Task 的运行过程当中，可以经过此 Handler 在 UI 线程执行操做
private static Handler getMainHandler() {
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
}
return sHandler;
}
}
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例如，在经过 publishProgress(Progress) 方法更新后台任务的执行进度时，在内部就会将进度值包装到 Message 中，而后传递给 Handler 进行处理
//运行于工做线程，此方法用于更新任务的进度值
//会触发 onProgressUpdate() 被执行
@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
//将与进度值相关的参数 Progress 包装到 AsyncTaskResult 对象当中，并传递给 Handler 进行处理
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS, new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}
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更多的源码解读请看这里：JavaKotlinAndroidGuide
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