Android中AsyncTask的入门使用学习指南

前言

AsyncTask异步任务，用于执行耗时任务并在UI线程中更新结果。

我们都知道，Android UI线程中不能执行耗时的任务，否则就会出现ANR。对于耗时的操作就需要放到子线程中操作，操作完成后需要通知UI线程进行更新等操作，这就需要Android的异步消息机制（创建一个Message对象，使用Handler发送出去，然后在Handler的handleMessage()方法中获得刚才发送的Message对象，然后在这里进行UI操作）。

不过本文要说的是AsyncTask，其实早在Android 1.5版本就引入这个类，所以我知道大多数人对它的用法都已经非常熟悉了。基本用法在网上搜搜就有很多教程，然而，在使用时，仍需要注意其潜在的问题以及缺陷。

[TOC]

AsyncTask 简单使用

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

 private static final String TAG = "MainActivity";
 private ProgressDialog mDialog;
 private AsyncTask mAsyncTask;

 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.activity_main);

  mDialog = new ProgressDialog(this);
  mDialog.setMax(100);
  mDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
  mDialog.setCancelable(false);
  mAsyncTask = new MyAsyncTask();

  findViewById(R.id.tv).setOnClickListener(this);
 }

 @Override
 public void onClick(View view) {
  mAsyncTask.execute();
 }

 private class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void> {

  @Override
  protected void onPreExecute() {
   mDialog.show();
   Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPreExecute ");
  }

  @Override
  protected Void doInBackground(Void... params) {

   // 模拟数据的加载,耗时的任务
   for (int i = 0; i < 100; i++) {
    try {
     Thread.sleep(80);
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
    publishProgress(i);
   }

   Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " doInBackground ");
   return null;
  }

  @Override
  protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
   mDialog.setProgress(values[0]);
   Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onProgressUpdate ");
  }

  @Override
  protected void onPostExecute(Void result) {
   // 进行数据加载完成后的UI操作
   mDialog.dismiss();
   Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPostExecute ");
  }
 }
}

如以上实例中，当UI线程中需求处理耗时的操作时，我们可以放在AsyncTask的doInBackground方法中执行，这个抽象的类，有几个方法需要我们重新，除了doInBackground，我们可以在onPreExecute中为这个耗时方法进行一些预处理操作，同时我们在onPostExecute中对UI进行更新操作。实例中的publishProgress对应的回调是onProgressUpdate，这样可以实时更新UI，提供更好的用户体验。

AsyncTask 原理

AsyncTask主要有二个部分：一个是与主线的交互，另一个就是线程的管理调度。虽然可能多个AsyncTask的子类的实例，但是AsyncTask的内部Handler和ThreadPoolExecutor都是进程范围内共享的，其都是static的，也即属于类的，类的属性的作用范围是CLASSPATH，因为一个进程一个VM，所以是AsyncTask控制着进程范围内所有的子类实例。

1、与主线程交互

与主线程交互是通过Handler来进行的，因为本文主要探讨AsyncTask在任务调度方面的，所以对于这部分不做细致介绍，感兴趣的朋友可以继续去看AsyncTask的源码部分。

2、线程任务的调度

内部会创建一个进程作用域的线程池来管理要运行的任务，也就就是说当你调用了AsyncTask#execute()后，AsyncTask会把任务交给线程池，由线程池来管理创建Thread和运行Therad。对于内部的线程池不同版本的Android的实现方式是不一样的：

AsyncTask 发展

接下来我们先简单的了解一下AsyncTask的历史

首先在android 3.0之前的版本，ThreadPool的限制是5个，线程的并发量是128个,阻塞队列长度10，也就是说超过138个则会抛出异常。因此我们在使用的时候，一定要主要这部分限制，正确的使用。

到了在Android 3.0之后的，也许是Google也意识到这个问题，对AsyncTask的API做了调整：

· execute()提交的任务，按先后顺序每次只运行一个也就是说它是按提交的次序，每次只启动一个线程执行一个任务，完成之后再执行第二个任务，也就是相当于只有一个后台线程在执行所提交的任务(Executors.newSingleThreadPool() )。

· 新增了接口executeOnExecutor()这个接口允许开发者提供自定义的线程池来运行和调度Thread，如果你想让所有的任务都能并发同时运行，那就创建一个没有限制的线程池(Executors.newCachedThreadPool() )，并提供给AsyncTask。这样这个AsyncTask实例就有了自己的线程池而不必使用AsyncTask默认的。

· 新增了二个预定义的线程池SERIAL_EXECUTOR和THREAD_POOL_EXECUTOR。其实THREAD_POOL_EXECUTOR并不是新增的，之前的就有，只不过之前(Android 2.3)它是AsyncTask私有的，未公开而已。THREAD_POOL_EXECUTOR是一个corePoolSize为5的线程池，也就是说最多只有5个线程同时运行，超过5个的就要等待。所以如果使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)就跟2.3版本的AsyncTask.execute()效果是一样的。而SERIAL_EXECUTOR是新增的，它的作用是保证任务执行的顺序，也就是它可以保证提交的任务确实是按照先后顺序执行的。它的内部有一个队列用来保存所提交的任务，保证当前只运行一个，这样就可以保证任务是完全按照顺序执行的，默认的execute()使用的就是这个，也就是executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR)与execute()是一样的。

AsyncTask 源码简析

这里我们从AsyncTask的起点开始分析，主要有 execute() 、executeOnExecutor() 。

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
  return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
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. 从代码中可以看出，execute()其实也是通过执行executeOnExecutor()方法，只是将其中的Executor设置为默认值。
2. 在executeOnExecutor()中将当前AsyncTask的状态为RUNNING，上面的switch也可以看出，每个异步任务在完成前只能执行一次。
3. 接下来就执行了onPreExecute() ，当前依然在UI线程，所以我们可以在其中做一些准备工作。
4. 将我们传入的参数赋值给了mWorker.mParams
5. 最后exec.execute(mFuture)

相信大家对代码中出现的mWorker，以及mFuture都会有些困惑。接下来我们来看看mWorker找到这个类：

private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
  Params[] mParams;
} 

可以看到是Callable的子类，且包含一个mParams用于保存我们传入的参数，下面看初始化mWorker的代码：

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

    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
    //noinspection unchecked
    return postResult(doInBackground(mParams));
   }
  };
 //...
 } 

可以看到mWorker在构造方法中完成了初始化，并且因为是一个抽象类，在这里new了一个实现类，实现了call方法，call方法中设置mTaskInvoked=true，且最终调用doInBackground(mParams)方法，并返回Result值作为参数给postResult方法.可以看到我们的doInBackground出现了，下面继续看：

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

可以看到postResult中出现了我们熟悉的异步消息机制，传递了一个消息message, message.what为MESSAGE_POST_RESULT；message.object= new AsyncTaskResult(this,result);

private static class AsyncTaskResult<Data> {
  final AsyncTask mTask;
  final Data[] mData; 

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

AsyncTaskResult就是一个简单的携带参数的对象。

看到这，我相信大家肯定会想到，在某处肯定存在一个sHandler，且复写了其handleMessage方法等待消息的传入，以及消息的处理。

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();
 private static class InternalHandler extends Handler {
  @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;
   }
  }
} 

这里出现了我们的handleMessage，可以看到，在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息时，执行了result.mTask.finish(result.mData[0]);其实就是我们的AsyncTask.this.finish(result) ，于是看finish方法

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

可以看到，如果我们调用了cancel()则执行onCancelled回调；正常执行的情况下调用我们的onPostExecute(result);主要这里的调用是在handler的handleMessage中，所以是在UI线程中。最后将状态置为FINISHED。

mWoker看完了，应该到我们的mFuture了，依然实在构造方法中完成mFuture的初始化，将mWorker作为参数，复写了其done方法。

public AsyncTask() {
 ...
  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 occured while executing doInBackground()",
       e.getCause());
    } catch (CancellationException e) {
     postResultIfNotInvoked(null);
    }
   }
  };
} 

任务执行结束会调用：postResultIfNotInvoked(get());get()表示获取mWorker的call的返回值，即Result.然后看postResultIfNotInvoked方法

private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
    final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
    if (!wasTaskInvoked) {
      postResult(result);
    }
} 

如果mTaskInvoked不为true，则执行postResult；但是在mWorker初始化时就已经将mTaskInvoked为true，所以一般这个postResult执行不到。好了，到了这里，已经介绍完了execute方法中出现了mWorker和mFurture，不过这里一直是初始化这两个对象的代码，并没有真正的执行。下面我们看真正调用执行的地方。execute方法中的：还记得上面的execute中的：exec.execute(mFuture)

exec为executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)中的sDefaultExecutor

下面看这个sDefaultExecutor

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();
     }
    }
   });
   if (mActive == null) {
    scheduleNext();
   }
  }
  protected synchronized void scheduleNext() {
   if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
    THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
   }
  }
} 

可以看到sDefaultExecutor其实为SerialExecutor的一个实例，其内部维持一个任务队列；直接看其execute（Runnable runnable）方法，将runnable放入mTasks队尾；再判断当前mActive是否为空，为空则调用scheduleNext。方法scheduleNext，则直接取出任务队列中的队首任务，如果不为null则传入THREAD_POOL_EXECUTOR进行执行。下面看THREAD_POOL_EXECUTOR为何方神圣：

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
   =new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
     TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory); 

可以看到就是一个自己设置参数的线程池，参数为：

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
private static final int KEEP_ALIVE = 1;
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());
 }
 };
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
   new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10); 

看到这里，大家可能会认为，背后原来有一个线程池，且最大支持128的线程并发，加上长度为10的阻塞队列，可能会觉得就是在快速调用138个以内的AsyncTask子类的execute方法不会出现问题，而大于138则会抛出异常。其实不是这样的，我们再仔细看一下代码，回顾一下sDefaultExecutor，真正在execute()中调用的为sDefaultExecutor.execute：

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，如果此时有10个任务同时调用execute（s synchronized）方法，第一个任务入队，然后在mActive = mTasks.poll()) != null被取出，并且赋值给mActivte，然后交给线程池去执行。然后第二个任务入队，但是此时mActive并不为null，并不会执行scheduleNext();所以如果第一个任务比较慢，10个任务都会进入队列等待；真正执行下一个任务的时机是，线程池执行完成第一个任务以后，调用Runnable中的finally代码块中的scheduleNext，所以虽然内部有一个线程池，其实调用的过程还是线性的。一个接着一个的执行，相当于单线程。

总结：

AsyncTask在并发执行多个任务时发生异常。其实还是存在的，在3.0以前的系统中还是会以支持多线程并发的方式执行，支持并发数也是我们上面所计算的128，阻塞队列可以存放10个；也就是同时执行138个任务是没有问题的；而超过138会马上出现java.util.concurrent.RejectedExecutionException；而在在3.0以上包括3.0的系统中会为单线程执行（即我们上面代码的分析）

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。