从设计模式角度了解AsyncTask -- 模板方法模式

AsyncTask为Android封装的轻量级异步类,用法简单。但是在这个简单的异步类里面其实包含了很多的知识点,本文主要是从设计模式 -- 模板方法来简单分析其在AsyncTask中的使用。先说一下模板方法的定义:

模板方法:针对一个特定问题,它的解决步骤是已知、并且是固定的,但是步骤中的具体的解决方式,由于不同需求可能不同,所以出现了模板方法(固定,不可改变),在该方法中定义了步骤(方法),子类只需要根据需要重写相应步骤方法即可。

我们先看下AsyncTask的简单使用:

//创建异步任务并执行
 new AsyncTask<Void,Void,Void>(){
      @Override
      protected Void doInBackground(Void... params) {
            return null;
      }
}.execute();

首先我们来看一下的AsyncTask构造函数:

/**
 *  AsyncTask构造,必须在UI线程调用本构造,创建异步任务
 */
public AsyncTask() {
        //WorkerRunnable为Callable<Result>接口实现类
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                    ...省略几行代码
                    //调用doInBackground
                    result = doInBackground(mParams);
                    ...省略几行代码
                } ...省略异常捕获
                finally {
                    //将使用Hanlder发送结果到主线程
                    postResult(result);
                }
                return result;
            }
        };

        //可以简单认为就是一个Runnable子实现类
        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
            @Override
            protected void done() {
                try {
                    //判断是否执行过,未执行的话会调用postResult
                    postResultIfNotInvoked(get());
                } ...省略异常捕获
            }
        };
    }

可以看出,在AsyncTask的构造函数中主要是构造了两个对象,mWorker 和mFuture ,mWorker 为Callable接口实现类,主要是重写call方法,一会在线程池执行的时候会调用;mFuture为FutureTask接口实现类,重写run方法,FutureTask为Runnable的子类。

执行异步任务一共有两个方法execute和executeOnExecutor,不过两者实际上是一样的,因为execute也会调用executeOnExecutor,所以我们直接看executeOnExecutor方法:

 /**
  * 执行异步任务,需要在UI线程调用,会返回异步任务引用
  */
  @MainThread
  public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
            Params... params) {
        ...省略几行代码
        //执行该方法,可以做初始化操作(在UI线程)
        onPreExecute();
        
        ...省略几行代码        

        //线程池开始执行任务(会将mFuture添加到当前队列的尾部),会调用mFuture的run方法。
        //在线程池中每次执行完毕都会从队列中获取第一个任务元素来执行,直到全部执行完毕
        exec.execute(mFuture);

        return this;
  }

executeOnExecutor中使用exec,即线程池来执行execute,我们就以默认的SerialExecutor来分析:

 public synchronized void execute(final Runnable r) {
            mTasks.offer(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {  
                        //调用传递进来的Runnable的run方法(实际上为mFuture的run方法)
                        r.run();
                    } finally {  
                        //获取下一个任务来执行
                        scheduleNext();
                    }
                }
            });
            if (mActive == null) {
                scheduleNext();
            }
        }

在SerialExecutor的execute方法中我们看到它调用例如r.run,r即为我们前面传递进去的mFuture,我们看下构造中的mFuture的run方法:

public void run() {
        ...省略几行代码        
        //调用Callable的call方法(实际上就是AsyncTask构造中所初始化的mWorker)
        result = c.call();
        ...省略几行代码    
    }

c即为我们传递进去的mWorker实例,mWorker的call方法为:

 public Result call() throws Exception {
                    ...省略几行代码
                    //调用doInBackground
                    result = doInBackground(mParams);
                    ...省略几行代码
                } ...省略异常捕获
                finally {
                    //将使用Hanlder发送结果到主线程
                    postResult(result);
                }
                return result;
            }

可以看到这里调用了doInBackground,最后还会调用postResult方法,postResult会使用基于UI线程的Handler对象(InternalHandler 实例),将结果发送到UI线程:

 private Result postResult(Result result) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    //使用Handler获取缓存Message对象,有则直接使用,没有则新建(Message使用了享元模式,防止大量创建Message从而消耗性能)
    Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
    message.sendToTarget();
    return result;
}

自定义Hanlder类:

private static class InternalHandler extends Handler {
        //定义UI线程Handler
        public InternalHandler() {
            super(Looper.getMainLooper());
        }

        @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
            switch (msg.what) {
                case MESSAGE_POST_RESULT:
                    // 执行完毕,回调finish
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);
                    break;
                case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                    //回调进度刷新(需要注意的是这个方法要回调,需要调用publishProgress才会触发)
                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                    break;
            }
        }
    }

AsyncTask的finish方法

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

从以上流程就可以看出AsyncTask.execute的执行流程:onPreExecute() --> doInBackground() --> publishProgress() --> onProgressUpdate() --> onPostExecute()。这整个流程都是从execute/executeOnExecutor开始的,它们被定义为final类型,原因就是异步任务的步骤是固定的,就是以上几个步骤,但是具体这个异步任务要做什么,就需要子类根据自身需求来确定,只要重写相应的方法即可。这就是模板方法模式的一个简单分析,在Android中其实还有很多使用到了模板设计模式,只是我们没有去在意,比如:Activity/Fragment的生命周期等。如果有什么不足之处还请指出,一起进步。

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