【源码解析】AsyncTask的用法与规则

引言

AsyncTask，相信大家已经很熟悉了。它的内部封装了Thread和Handler，这让我们可以将一些耗时操作放到AsyncTask，并且能将结果及时更新到UI上。AsyncTask主要用于短时间耗时操作，长时间耗时操作不建议使用AsyncTask。下面通过Google官方的一个例子来认识AsyncTask的用法。

一个例子

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
  protected void onPreExecute() {
        showProgress();
  }
    
  protected Long doInBackground(URL... urls) {
      int count = urls.length;
      long totalSize = 0;
      for (int i = 0; i < count; i++) {
          totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
          publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
          // Escape early if cancel() is called
          if (isCancelled()) break;
      }
      return totalSize;
  }
 
  protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
      setProgressPercent(progress[0]);
  }
 
  protected void onPostExecute(Long result) {
      showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
  }
 }

AsyncTask是一个抽象类，我们要使用时必须自定义一个类继承于它。AsyncTask的原型为：

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
}

它接收三个泛型参数，分别表示参数类型、进度类型、结果类型。

上述的例子中DownloadFilesTask接收参数类型为URL类型，使用Integer类型表示任务进度，最终的任务结果是一个Long类型。

注意：上面三个泛型类型不一定都得用一个明确的类型，对于没有使用的类型，可以使用Void类型代替。

继承AsyncTask至少需要重写doInBackground方法，同时AsyncTask也提供了另外三个方法供我们重写，分别是onPreExecute、onProgressUpdate、onPostExecute。

onPreExecute方法。在任务开始执行之前执行，它运行在UI线程中。通常我们可以在这里展示一个等待进度条。
doInBackground方法。贯穿整个耗时任务，它运行在子线程中。在这里执行耗时操作。
onProgressUpdate方法。贯穿整个耗时任务，在publishProgress方法被调用后执行，它运行在UI线程中。通常用于展示整个任务的一个进度。
onProgressUpdate方法。在任务接收后调用，doInBackground的返回结果会透传给onPostExecute的参数值，它运行在主线程中。通常我们从这里获取任务执行完成后的结果数据。

AsyncTask的规则

AsyncTask类必须在UI线程加载。（在4.1系统版本以上会自动完成）
AsyncTask对象必须在UI线程创建，也就是说AsyncTask的构造方法必须在UI线程中调用。（经过测试AsyncTask对象可以在子线程创建，只要保证execute方法在UI线程执行就OK的。但是没有人会这样做，因为多此一举！！！）
execute方法必须在UI线程中调用。这样做是保证onPreExecute方法运行在UI线程。
不要主动调用onPreExecute、doInBackground、onProgressUpdate、onProgressUpdate方法。
单线程下，AsyncTask对象的任务只能执行一次，否则会报运行时错误。

AsyncTask执行任务的规则

在AsyncTask诞生之初，任务是在一个后台线程中顺序执行的。从Android 1.6开始，就变成了可以在后台线程中并行执行任务。然后，到了Android 3.0版本，又改成了单线程顺序执行，以此避免并发任务产生的错误行为。

为了验证上述结论，下面看一个Demo例子。

public class MainActivity extends Activity {
    public static final String TAG = "MyApplication";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        new MyTask("task1").execute();
        new MyTask("task2").execute();
        new MyTask("task3").execute();
        new MyTask("task4").execute();
        new MyTask("task5").execute();
        new MyTask("task6").execute();

    }

    private class MyTask extends AsyncTask<Void, Void, Void> {
        private String taskName;

        MyTask(String taskName) {
            this.taskName = taskName;
        }

        @Override
        protected Void doInBackground(Void... integers) {
            try {
                Thread.sleep(6000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Void aVoid) {
            SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            Log.e(TAG, taskName + " finish at: " + df.format(new Date()));
        }
    }
}

这个例子比较简单，就是在MainActivity启动时，执行了六次MyTask，并将任务执行后的时间节点打印出来。

image

手机的系统版本是Android 8.0，从上面的Log信息可以看出，AsyncTask的确是串行执行的。由于现有测试机最低系统版本都是Android 4.1，已经很难找到Android 3.0以下的老古董机子了😓，所以我们只能通过源码去验证Android 1.6到Android 3.0期间，AsyncTask是否是并行执行的。

源码分析

Android 2.3版本

AsyncTask是否串行或者并行执行，取决于它的execute方法。

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
    ...省略 
    mWorker.mParams = params;
    sExecutor.execute(mFuture);

    return this;
}

而execute方法中通过sExecutor，实际为ThreadPoolExecutor对象，它的初始化如下所示。

private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);

ThreadPoolExecutor是一个多线程容器，其中可以创建多个线程来执行多个任务。由此验证了Android 1.6版本到Android 3.0版本直接，AsyncTask执行任务的机制的确也现在的机制不一样，它可以让任务并行执行。

Android 8.0版本

我们对比一下Android 8.0版本的execute方法。

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

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
        Params... params) {
    ...省略
    mWorker.mParams = params;
    exec.execute(mFuture);

    return this;
}

execute方法中调用了executeOnExecutor方法，并将sDefaultExecutor作为Executor对象传递进去，sDefaultExecutor的初始化如下所示。

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

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(); //任务执行完毕后继续执行scheduleNext方法
                }
            }
        });
        if (mActive == null) { //第一个任务会执行该方法
            scheduleNext();
        }
    }
        
    protected synchronized void scheduleNext() {
        if ((mActive = mTasks.poll()) != null) { //判断mTask队列中是否有下一个任务，有则取出来执行
            THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
        }
    }
}

可以看到，在Android 8.0版本中，创建了一个ArrayDeque队列，每次只从队列中获取一个任务执行，执行完毕后会继续判断队列中是否有任务，如果有则取出来执行，直到所有任务执行完毕为止。由此可见，Android 8.0版本执行任务是串行执行的。

如果我们想改变AsyncTask这种默认行为呢，可以修改么？答案是肯定的。

我们可以直接调用AsyncTask的executeOnExecutor方法，并将一个Executor对象传递过去，就能变成并行的执行方法了。

对于上面的例子，可以这样改动。

public class MainActivity extends Activity {
    public static final String TAG = "MyApplication";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        new MyTask("task1").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
        new MyTask("task2").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
        new MyTask("task3").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
        new MyTask("task4").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
        new MyTask("task5").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
        new MyTask("task6").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);

    }

    private class MyTask extends AsyncTask<Void, Void, Void> {
        private String taskName;

        MyTask(String taskName) {
            this.taskName = taskName;
        }

        @Override
        protected Void doInBackground(Void... integers) {
            try {
                Thread.sleep(6000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Void aVoid) {
            SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            Log.e(TAG, taskName + " finish at: " + df.format(new Date()));
        }
    }
}

执行后，打印出来的Log信息如下图所示。