AsyncTask源码简略分析

要查看一个类实现的流程,我们需要先查看它类说明和成员变量。

AsyncTask说明

/**
 * <p>AsyncTask enables proper and easy use of the UI thread. This class allows to
 * perform background operations and publish results on the UI thread without
 * having to manipulate threads and/or handlers.</p>
 *
 * <p>AsyncTask is designed to be a helper class around {@link Thread} and {@link Handler}
 * and does not constitute a generic threading framework. AsyncTasks should ideally be
 * used for short operations (a few seconds at the most.) If you need to keep threads
 * running for long periods of time, it is highly recommended you use the various APIs
 * provided by the <code>java.util.concurrent</code> package such as {@link Executor},
 * {@link ThreadPoolExecutor} and {@link FutureTask}.</p>

大概意思就是说AsyncTask可以很容易并且正确地结合UI线程,它可以将任务运行在后台并且将结果返回给UI线程,这个过程不需要使用任何专门的操纵UI的线程或者Handler。其实AsyncTask就是对Thread和Handler的一个封装。并且AsyncTask最好使用于需要很短执行时间的任务,非常耗时的任务应该使用Executor或者ThreadPoolExecutor加 FutureTask.

AsyncTask的成员变量

    //很明显这是CPU的数量
    private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    //这是线程池初始化线程数,为CPU数量加1
    private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
    //这是线程池维护的最大的线程数,CPU的两倍加1
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
    //当线程数超过初始化的线程数时,多出来的空闲线程,存活的时间是1秒,除非在等待过程中会有任务到来
    private static final int KEEP_ALIVE = 1;
    //用于构造线程池
    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());
        }
    };
    //线程池的任务队列,最大同时存在128个任务
    private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

    /**
     * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.  
     */
    //用来执行任务的线程池,任务最终会交给它来处理
    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
            = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
                    TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

    /**
     * An {@link Executor} that executes tasks one at a time in serial
     * order.  This serialization is global to a particular process.
     */
    //一个任务调度器,是串行性质的。意思是只有上一个任务完成了,才会调度分发一个新的任务
    public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
    //用于标志信息的类型,会在Message中使用
    private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
    private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;
    
    //默认的执行线程池
    private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
    //用于返回结果或者传递进度给UI线程
    private static InternalHandler sHandler;
    //任务包装类,实现的是Callable接口。负责将doInbackground的任务包装
    private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
    //将WorkerRunnable进一步包装并且处理返回结果,实现的是RunnableFuture接口
    private final FutureTask<Result> mFuture;

接下来我们看AsyncTask的入口execute(...)方法

    @MainThread
    public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
    }

可以看到它是运行在主线程的方法,它调用的是executeOnExecutor(...),我们接着进入该方法。

    @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;
    }

可以看到先调用的是onPreExecute()方法,这个方法也是在主线程执行的。然后就执行Executor的execute()方法,这里传进去的是一个mFuture,前面我们知道它是一个RunnableFuture接口的实现类,它是在哪初始化的呢?答案是在AsyncTask的构造函数中

    /**
     * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
     */
    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);
                }
            }
        };
    }

初始化了mWorker,并且在call()方法中调用了doInBackground方法,并且调用了postResult方法。postResult其实就是返回结果给UI线程。

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

我们来进去FutureTask里面,可以看到run方法

    public void run() {
        if (state != NEW ||
            !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable<V> c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    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);
        }
    }

可以看到里面执行了callable的call()方法,然后设置了返回结果。在mFuture里面,done方法依然会做一个判断,判断该结果是否已经返回过了,如果没有返回则提交返回。

说了这么多我们竟然没看到ThreadPoolExecutor的使用,好吧忘记说了。
在说明execute方法时,我们说到了exec.execute(...),这个exec其实就是SerialExecutor对象,我们进去看个究竟

    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);
            }
        }
    }

可以看到里面设置了一个双端队列,来存储任务。在SerialExecutor的execute方法中,先是把FutureTask插入到了双端队列,然后判断这时候有没有任务正在执行,如果没有则通过scheduleNext()方法调度下一个任务给线程池THREAD_POOL_EXECUTOR去执行.

我们来总结一下大概的流程:AsyncTask执行execute方法,首先调用的是onPreExecute方法,然后将执行参数传递给WorkerRunnable(是一个Callable的实现类),WorkerRunnable中call方法调用的是doInBackground方法,并处理了返回结果。然后FutureTask进一步封装了WorkerRunnable对象,然后将Future交给SerialExecutor去调度。SerialExecutor会把任务交给线程池去执行,线程池执行FutureTask的run方法,该方法其实就是取得WorkerRunnable的call方法。处理完成后检查结果是否已经在call方法中返回了,如果没有则提交返回。

其实在3.0之前,任务默认是并发执行的。3.0之后串行执行,如果仍需要并发执行则可以通过executeOnExecutor方法来执行,而不是execute(...)方法。其实executeOnExecutor方法本质上就是绕过了SerialExecutor的调度,直接将任务提交给线程池。

以前的版本

    private static final int CORE_POOL_SIZE = 5; 
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128; 
    private static final int KEEP_ALIVE = 10; 
  
    private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10); 

与以前相比,默认的线程池大小变了,现在是CPU数量+1
任务队列也变了。由10变成128
最大线程数原来是128,现在是2*CPU数+1
以前是并发执行,现在是串行执行。

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