源碼探索系列2---深入解析AsyncTask

在解析前,我們先來看下一般我們使用的情況是怎樣的
下面寫了一個簡單的demo,用來做個簡單的任務,從1數(shù)到100,同時調用publishProgress(i);來更新下進度。
我想用過的人自己直接閱讀下面代碼沒有任何問題。

class MyDemoAsyncTask extends AsyncTask<Integer, Integer, String> {

        private TextView textView;
        private ProgressBar progressBar;

        public MyDemoAsyncTask(TextView textView, ProgressBar progressBar) {
            super();
            this.textView = textView;
            this.progressBar = progressBar;
        }

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            textView.setText("開始執(zhí)行異步線程");
        }

        @Override
        protected String doInBackground(Integer... params) {
            for (int i = 1; i <= 100; i += 1) {
                publishProgress(i);         
               try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return "resultString";
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
            progressBar.setProgress(values[0]);
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(String result) {
            textView.setText("異步操作執(zhí)行結束" + result);
        }
    }

問題

好了,這樣一個demo,有幾點需要解決的問題。

  1. 為何他只能執(zhí)行一次,再調用execute()就會出錯

  2. doInBackground()是怎么做到在后臺執(zhí)行的

  3. 為何 onPreExecute(),onProgressUpdate()和onPostExecute()能運行在主線程

  4. 為何Task的實例必須在UI thread中創(chuàng)建,execute方法必須在UI thread中調用;

  5. 為何不能手動的調用onPreExecute(),onPostExecute(),doInBackground(),,onProgressUpdate()這幾個方法;

帶著這么幾個問題,我們開始深入的看下AsyncTask的源代碼。

起源

讓我們根據(jù)線索,先看下execute()方法吧。

@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();

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

       return this;
}
  1. 看到這里,我們似乎得到了第一個問題的答案,為何只能執(zhí)行一次,因為AsyncTask會對自己的狀態(tài)做一些標記,如果已經是RUNNING或者FINISHED狀態(tài),那么就會拋出異常,那么為何需要狀態(tài)呢?這個需要我們繼續(xù)探索

  2. 在調用了Exccute()后,我們看到他順勢也調用了onPreExecute();,這個運行在主線程也好理解了。

  3. 我們還看到,他使用本地的sDefaultExecutor執(zhí)行器來執(zhí)行了一個mFuture,我們來看下這個sDefaultExecutor,因為我們都聽說AsyncTask底層是一個線程池,那到底是怎樣的呢?

     public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
     
     private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
      
      private static class SerialExecutor implements Executor {
         final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
         Runnable mActive;
     
         public synchronized void execute(final Runnable r) {
             mTasks.offer(new Runnable() {
                 public void run() {
                     try {
                         r.run();
                     } finally {
                         scheduleNext();
                     }
                 }
             });
             if (mActive == null) {
                 scheduleNext();
             }
         }
     
        protected synchronized void scheduleNext() {
             if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
                 THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
             }
         }
     }
         
     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;
     
     public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
                 = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                         TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
    

    通過代碼我們看到,這個sDefaultExecutor是最終用了一個靜態(tài)的內部類SerialExecutor,這個人如其名,是個線性執(zhí)行的,一次只執(zhí)行一個。
    而且每次只運行一個異步任務
    而且每次只運行一個異步任務
    而且每次只運行一個異步任務
    當然了你也可以根據(jù)自己的需要,指定自己的線程池
    為了加深你對這個的理解,我寫了個簡單的demo,我們生成10個task,然后執(zhí)行,看打印的時間是怎樣的

     for (int i = 0; i < 10; i++) {
         new MySerialAsyncTask().execute(i);
      } 
    
     class MySerialAsyncTask extends AsyncTask<Integer, Integer, String> {    
         @Override
         protected String doInBackground(Integer... params) {
             Log.e(TAG, " task " + params[0] + " isRuning");
             try {
                 Thread.sleep(3000);
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             return "" + params[0];
         }
    
         @Override
         protected void onPostExecute(String result) {
             Log.e(TAG, " task " + result + " finish");
         }
     }
    

打印結果

    12-09 03:09:30.760 23235-23267/org.test.demo E/LoginActivty:  task 0 isRuning
    12-09 03:09:33.780 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 0 finish
    12-09 03:09:33.780 23235-23307/org.test.demo E/LoginActivty:  task 1 isRuning
    12-09 03:09:36.784 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 1 finish
    12-09 03:09:36.784 23235-23348/org.test.demo E/LoginActivty:  task 2 isRuning
    12-09 03:09:39.792 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 2 finish
    12-09 03:09:39.808 23235-23395/org.test.demo E/LoginActivty:  task 3 isRuning
    12-09 03:09:42.812 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 3 finish
    12-09 03:09:42.812 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 4 isRuning
    12-09 03:09:45.812 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 5 isRuning
    12-09 03:09:45.812 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 4 finish
    12-09 03:09:48.816 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 6 isRuning
    12-09 03:09:48.816 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 5 finish
    12-09 03:09:51.820 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 7 isRuning
    12-09 03:09:51.820 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 6 finish
    12-09 03:09:54.820 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 8 isRuning
    12-09 03:09:54.820 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 7 finish
    12-09 03:09:57.824 23235-23438/org.test.demo E/LoginActivty:  task 9 isRuning
    12-09 03:09:57.824 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 8 finish
    12-09 03:10:00.824 23235-23235/org.test.demo E/LoginActivty:  task 9 finish

我們看到,嚴格的沒三秒后才執(zhí)行下一個任務
當然,我們完全可以并發(fā)執(zhí)行,用AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR
根據(jù)參數(shù)的值,我們可知道是四種常見的線程池之一的延遲連接池(newScheduledThreadPool),
我們直接用asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, task);
就可以多任務并發(fā)執(zhí)行了。當然你也可以自定義一個。
之所以這樣,是谷歌基于性能的考慮,所以在3.0版本的時候,就改成這個默認的串行。
另外當如果我們開太多進程并發(fā)的去處理網(wǎng)絡請求,擠在一起,那么很容易會把網(wǎng)速都霸占完,結果每個進程分到的網(wǎng)速就那么點, 導致延遲超時問題。

好了,跳了這么遠,我們繼續(xù)回到主線任務上去
主線

  exec.execute(mFuture);

我們回到上面看到execute(),最后調用了這句,去執(zhí)行一個mFuture的東東,這個mFuture里面很可能就是執(zhí)行我們業(yè)務內容的地方。讓我們去看望下它

public AsyncTask() {
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                mTaskInvoked.set(true);

                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                //noinspection unchecked
                Result result = doInBackground(mParams);
                Binder.flushPendingCommands();
                return postResult(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);
                }
            }
        };
}
    
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
        Params[] mParams;
    }

在我們的構造器里面,我們看到了我們的變量mFuture,它包著我們的worker,這個worker背后是實現(xiàn)了Callback接口,
而worker里面有一個關鍵的的一句Result result = doInBackground(mParams);,在這個worker里面執(zhí)行了我們的doInBackground方法。然后執(zhí)行的結果Result通過PostResult()做了分發(fā)。
對于RunnableCallbackFutureTaskFuture 這幾個湊在一起,有時候還真忘了他們是什么關系。

如果你不是清楚,那么記得這么個結論,我們的Executor會調用FutureTask里面的run()方法,因為FutureTask內部是實現(xiàn)了接口RunnableFuture的Run()方法的,在這個run()方法里面,會調用這個worker的call()方法。
當這個worker工作完了時候,結果就被保存起來了,這時候FutureTaskdone()方法會被調用,這時候我們可以通過get() 方法得到結果啦。(呵呵,好想把代碼貼出來,所謂有代碼有真像的)

所以看到上面的done()里面這句postResultIfNotInvoked(get());,就是用來獲取我們的worker的運算結果的。

但最少,看到這里我們的第二個問題,doInBackground是怎么做到在后臺執(zhí)行的就知道了,他在call()里面執(zhí)行的。然后結果用Handler來post出去的。

另外這個解決了我們的第一個問題,為何他只能執(zhí)行一次,再調用execute()就會出錯。
因為我們的mFuture只會被執(zhí)行一次,再執(zhí)行是沒有效果的,如果我沒記錯的話 -_-

private Result postResult(Result result) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
        message.sendToTarget();
        return result;
    }
    
 private static class AsyncTaskResult<Data> {
        final AsyncTask mTask;
        final Data[] mData;

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

再來看下我們的getHandler();

private static Handler getHandler() {
        synchronized (AsyncTask.class) {
            if (sHandler == null) {
                sHandler = new InternalHandler();
            }
            return sHandler;
        }
    }

我們的getHandler()返回了一個內部靜態(tài)Handler類,還記得上一篇文章說為何要寫成靜態(tài)內部類嗎?
通過這段代碼,我們了解到,由于 Handler 需要和主線程交互,而 Handler 作為靜態(tài)內部類(靜態(tài)成員在加載類的時候初始化)內置于 AsyncTask 中的,所以,AsyncTask 的創(chuàng)建必須在主線程。這樣我們的第四個問題就解決了

private static class InternalHandler extends Handler {

        public InternalHandler() {
            super(Looper.getMainLooper());
             //使用的是一個主線程的looper,這樣就把消息切換到了主線程去了
        }

        @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;
            }
        }
    }

看到這個Handler的內部構造,我們看到一個MESSAGE_POST_PROGRESS消息下調用onProgressUpdate(),在看下我們的publishProgress()方法,確實發(fā)的就是這個消息

@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
     if (!isCancelled()) {
         getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                 new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
     }
}

這樣我們的第三個問題,為何publishProgress() 可以更主線程UI就知道了。

繼續(xù)回到我們的主任務
在這個結果,我們看到了他最后調用了resultmTask里面的finish方法。我們看下具體的內容是什么

private void finish(Result result) {
   if (isCancelled()) {
        onCancelled(result);
    } else {
        onPostExecute(result);
    }
    mStatus = Status.FINISHED;
}

在這里我們看到如果是被取消了,就調用onCancelled(),沒取消就對onPostExecute(result);的調用,這樣基本的流程我們就跑完了。從execute()onPostExecute()


后記

到這里我們就基本把AsyncTask的主要部分代碼看完了,在實現(xiàn)上使用到了FutureTask,Callback這兩個平時比較少用的類,溫習了下,對他的使用以后就可以更有把握啦。

看完覺得好和不好,歡迎評論下,知道改進,謝謝。

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