Android AsyncTask源码分析

Android中只能在主线程中进行UI操作，如果是其它子线程，需要借助异步消息处理机制Handler。除此之外，还有个非常方便的AsyncTask类，这个类内部封装了Handler和线程池。本文先简要介绍AsyncTask的用法，然后分析具体实现。

基本用法
AsyncTask是一个抽象类，我们需要创建子类去继承它，并且重写一些方法。AsyncTask接受三个泛型参数：

Params: 指定传给任务执行时的参数的类型
Progress: 指定后台任务执行时将任务进度返回给UI线程的参数类型
Result: 指定任务完成后返回的结果的类型
除了指定泛型参数，还需要根据需要重写一些方法，常用的如下:

onPreExecute(): 这个方法在UI线程调用，用于在任务执行前做一些初始化操作，如在界面上显示加载进度控件
doInBackground: 在onPreExecute()结束之后立刻在后台线程调用，用于耗时操作。在这个方法中可调用publishProgress方法返回任务的执行进度
onProgressUpdate: 在doInBackground调用publishProgress后被调用，工作在UI线程
onPostExecute: 后台任务结束后被调用，工作在UI线程
源码分析
下面分析这个类的实现，主要有线程池以及Handler两部分。

1、线程池
当执行一个AsyncTask的时候调用的是execute()方法，就从这个开始看：

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;
 //先执行 onPreExecute
 onPreExecute(); 

 mWorker.mParams = params; 

 exec.execute(mFuture);
 return this;
} 

execute方法会调用executeOnExecutor。在这个方法中先检查任务是否已经执行或者执行结束，然后把任务标记为running。最开始执行的是onPreExecute，接着把参数赋值给mWorker对象。这个mWorker是一个Callable对象，最终被包装为FutureTask，代码如下：

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

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));
  }
 };

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);
  }
 }
};

从上面的代码可以看出，在mWorker对象中的call()方法会调用doInbackground，返回值交给postResult方法，这个方法通过Handler发送消息，这一点稍后再详细分析。

在mWorker对象被封装成FutureTask之后交由线程池执行，从execute方法可以看出，使用的是sDefaultExecutor，它的值默认为SERIAL_EXECUTOR，也就是串行执行器，实现如下：

 private static class SerialExecutor implements Executor {
 //线性双向队列，用来存储所有的AsyncTask任务
 final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
 //当前正在执行的AsyncTask任务
 Runnable mActive; 

 public synchronized void execute(final Runnable r) {
  //将新的AsyncTask任务加入到双向队列中
  mTasks.offer(new Runnable() {
   public void run() {
    try {
     //执行AsyncTask任务
     r.run();
    } finally {
     //当前任务执行结束后执行下一个任务
     scheduleNext();
    }
   }
  });
  if (mActive == null) {
   scheduleNext();
  }
 } 

 protected synchronized void scheduleNext() {
  //从任务队列中取出队列头部的任务，如果有就交给并发线程池去执行
  if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
   THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
  }
 }
}

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

在上面的代码中，如果有任务执行，那么SerialExecutor的execute方法会被调用，它的逻辑是把Runnable对象加入ArrayDeque队列中，然后判断mActivie是否为空。第一次执行时mActive当然为空，所以执行scheduleNext，其实就是取出任务队列中的第一个任务交给线程池(THREAD_POOL_EXECUTOR)执行。加入mTask队列的Runnable对象的run方法里最终一定会调用scheduleNext，那么又会从任务队列中取出队头任务执行。这样便实现了单线程顺序执行任务，所以在AsyncTask中默认启用的是单线程执行，只有上一个任务执行后才会执行下一个任务。如果想要启用多线程执行任务，可以直接调用 executeOnExecutor(Executor exec,  Params... params)，这里的Executor参数可以使用AsyncTask自带的THREAD_POOL_EXECUTOR，也可以自己定义。

2、Handler
AsyncTask内部用Handler传递消息，它的实现如下：

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;
  }
 }
} 

如果消息类型是任务执行后的返回值(MESSAGE_POST_RESULT)将调用finish()方法：

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

从上面可以知道，如果任务取消了，将调用onCancelled，否则调用onPostExecute，所以一个AsyncTask任务如果取消了，那么onPostExecute将不会得到执行。

如果消息类型是执行进度(MESSAGE_POST_PROGRESS)将调用onProgressUpdate，这个方法默认是空方法，我们可以根据自己的需要重写。

总结
AsyncTask的主要逻辑就如上面所分析的，总结几个需要注意的地方：

1）、 AsyncTask的类必须在UI线程加载（从4.1开始系统会帮我们自动完成）
      2）、  AsyncTask对象必须在UI线程创建
      3）、  execute方法必须在UI线程调用
      4）、  不要手动调用onPreExecute()、doInBackground、onProgressUpdate方法
      5）、  一个任务只能被调用一次（第二次调用会抛出异常）

其它还有一些细节可以自行研究源码，另外推荐几篇不错的文章：

Android AsyncTask完全解析，带你从源码的角度彻底理解