Android—带你认识不一样的AsyncTask

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前言

什么是AsyncTask，相信搞过android开发的朋友们都不陌生。AsyncTask内部封装了Thread和Handler，可以让我们在后台进行计算并且把计算的结果及时更新到UI上，而这些正是Thread+Handler所做的事情，没错，AsyncTask的作用就是简化Thread+Handler，让我们能够通过更少的代码来完成一样的功能，这里，我要说明的是：AsyncTask只是简化Thread+Handler而不是替代，实际上它也替代不了。同时，AsyncTask从最开始到现在已经经过了几次代码修改，任务的执行逻辑慢慢地发生了改变，并不是大家所想象的那样：AsyncTask是完全并行执行的就像多个线程一样，其实不是的，所以用AsyncTask的时候还是要注意，下面会一一说明。另外本文主要是分析AsyncTask的源代码以及使用时候的一些注意事项，如果你还不熟悉AsyncTask，请先阅读android之AsyncTask 来了解其基本用法。

这里先给出AsyncTask的一个例子：

[java]  view plain copy

1. private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {  
2.      protected Long doInBackground(URL... urls) {  
3.          int count = urls.length;  
4.          long totalSize = 0;  
5.          for (int i = 0; i < count; i++) {  
6.              totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);  
7.              publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));  
8.              // Escape early if cancel() is called  
9.              if (isCancelled()) break;  
10.          }  
11.          return totalSize;  
12.      }  
13.   
14.      protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {  
15.          setProgressPercent(progress[0]);  
16.      }  
17.   
18.      protected void onPostExecute(Long result) {  
19.          showDialog("Downloaded " + result + " bytes");  
20.      }  
21.  }  

使用AsyncTask的规则

• 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）
• AsyncTask对象必须在UI线程创建
• execute方法必须在UI线程调用
  
• 不要在你的程序中去直接调用onPreExecute(), onPostExecute, doInBackground, onProgressUpdate方法
  
• 一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常
• AsyncTask不是被设计为处理耗时操作的，耗时上限为几秒钟，如果要做长耗时操作，强烈建议你使用Executor，ThreadPoolExecutor以及FutureTask
• 在1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，1.6的时候AsyncTask开始采用线程池里处理并行任务，但是从3.0开始，为了避免AsyncTask所带来的并发错误，AsyncTask又采用一个线程来串行执行任务

AsyncTask到底是串行还是并行？

给大家做一下实验，请看如下实验代码：代码很简单，就是点击按钮的时候同时执行5个AsyncTask，每个AsyncTask休眠3s，同时把每个AsyncTask执行结束的时间打印出来，这样我们就能观察出到底是串行执行还是并行执行。

[java]  view plain copy

1. @Override  
2. public void onClick(View v) {  
3.     if (v == mButton) {  
4.         new MyAsyncTask("AsyncTask#1").execute("");  
5.         new MyAsyncTask("AsyncTask#2").execute("");  
6.         new MyAsyncTask("AsyncTask#3").execute("");  
7.         new MyAsyncTask("AsyncTask#4").execute("");  
8.         new MyAsyncTask("AsyncTask#5").execute("");  
9.     }  
10.   
11. }  
12.   
13. private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {  
14.   
15.     private String mName = "AsyncTask";  
16.   
17.     public MyAsyncTask(String name) {  
18.         super();  
19.         mName = name;  
20.     }  
21.   
22.     @Override  
23.     protected String doInBackground(String... params) {  
24.         try {  
25.             Thread.sleep(3000);  
26.         } catch (InterruptedException e) {  
27.             e.printStackTrace();  
28.         }  
29.         return mName;  
30.     }  
31.   
32.     @Override  
33.     protected void onPostExecute(String result) {  
34.         super.onPostExecute(result);  
35.         SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
36.         Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));  
37.     }  
38. }  

Android 4.1.1上执行：从下面Log可以看出，5个AsyncTask共耗时15s且时间间隔为3s，很显然是串行执行的

Android 2.3.3上执行：从下面Log可以看出，5个AsyncTask的结束时间是一样的，很显然是并行执行

结论：从上面的两个Log可以看出，我前面的描述是完全正确的。下面请看源码，让我们去了解下其中的原理。

源码分析

[java]  view plain copy

1. /* 
2.  * Copyright (C) 2008 The Android Open Source Project 
3.  * 
4.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); 
5.  * you may not use this file except in compliance with the License. 
6.  * You may obtain a copy of the License at 
7.  * 
8.  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 
9.  * 
10.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 
11.  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
12.  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. 
13.  * See the License for the specific language governing permissions and 
14.  * limitations under the License. 
15.  */  
16.   
17. package android.os;  
18.   
19. import java.util.ArrayDeque;  
20. import java.util.concurrent.BlockingQueue;  
21. import java.util.concurrent.Callable;  
22. import java.util.concurrent.CancellationException;  
23. import java.util.concurrent.Executor;  
24. import java.util.concurrent.ExecutionException;  
25. import java.util.concurrent.FutureTask;  
26. import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;  
27. import java.util.concurrent.ThreadFactory;  
28. import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;  
29. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
30. import java.util.concurrent.TimeoutException;  
31. import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;  
32. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  
33.   
34. public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {  
35.     private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";  
36.   
37.     //获取当前的cpu核心数  
38.     private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
39.     //线程池核心容量  
40.     private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;  
41.     //线程池最大容量  
42.     private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;  
43.     //过剩的空闲线程的存活时间  
44.     private static final int KEEP_ALIVE = 1;  
45.     //ThreadFactory 线程工厂，通过工厂方法newThread来获取新线程  
46.     private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {  
47.         //原子整数，可以在超高并发下正常工作  
48.         private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);  
49.   
50.         public Thread newThread(Runnable r) {  
51.             return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());  
52.         }  
53.     };  
54.     //静态阻塞式队列，用来存放待执行的任务，初始容量：128个  
55.     private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =  
56.             new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);  
57.   
58.     /** 
59.      * 静态并发线程池，可以用来并行执行任务，尽管从3.0开始，AsyncTask默认是串行执行任务 
60.      * 但是我们仍然能构造出并行的AsyncTask 
61.      */  
62.     public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR  
63.             = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,  
64.                     TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);  
65.   
66.     /** 
67.      * 静态串行任务执行器，其内部实现了串行控制， 
68.      * 循环的取出一个个任务交给上述的并发线程池去执行 
69.      */  
70.     public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();  
71.     //消息类型：发送结果  
72.     private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;  
73.     //消息类型：更新进度  
74.     private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;  
75.     /**静态Handler，用来发送上述两种通知，采用UI线程的Looper来处理消息 
76.      * 这就是为什么AsyncTask必须在UI线程调用，因为子线程 
77.      * 默认没有Looper无法创建下面的Handler，程序会直接Crash 
78.      */  
79.     private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();  
80.     //默认任务执行器，被赋值为串行任务执行器，就是它，AsyncTask变成串行的了  
81.     private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;  
82.     //如下两个变量我们先不要深究，不影响我们对整体逻辑的理解  
83.     private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;  
84.     private final FutureTask<Result> mFuture;  
85.     //任务的状态 默认为挂起，即等待执行，其类型标识为易变的（volatile）  
86.     private volatile Status mStatus = Status.PENDING;  
87.     //原子布尔型，支持高并发访问，标识任务是否被取消  
88.     private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean();  
89.     //原子布尔型，支持高并发访问，标识任务是否被执行过  
90.     private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();  
91.   
92.     /*串行执行器的实现，我们要好好看看，它是怎么把并行转为串行的 
93.      *目前我们需要知道，asyncTask.execute(Params ...)实际上会调用 
94.      *SerialExecutor的execute方法，这一点后面再说明。也就是说：当你的asyncTask执行的时候， 
95.      *首先你的task会被加入到任务队列，然后排队，一个个执行 
96.      */  
97.     private static class SerialExecutor implements Executor {  
98.         //线性双向队列，用来存储所有的AsyncTask任务  
99.         final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();  
100.         //当前正在执行的AsyncTask任务  
101.         Runnable mActive;  
102.   
103.         public synchronized void execute(final Runnable r) {  
104.             //将新的AsyncTask任务加入到双向队列中  
105.             mTasks.offer(new Runnable() {  
106.                 public void run() {  
107.                     try {  
108.                         //执行AsyncTask任务  
109.                         r.run();  
110.                     } finally {  
111.                         //当前AsyncTask任务执行完毕后，进行下一轮执行，如果还有未执行任务的话  
112.                         //这一点很明显体现了AsyncTask是串行执行任务的，总是一个任务执行完毕才会执行下一个任务  
113.                         scheduleNext();  
114.                     }  
115.                 }  
116.             });  
117.             //如果当前没有任务在执行，直接进入执行逻辑  
118.             if (mActive == null) {  
119.                 scheduleNext();  
120.             }  
121.         }  
122.   
123.         protected synchronized void scheduleNext() {  
124.             //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  
125.             if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {  
126.                 THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);  
127.             }  
128.         }  
129.     }  
130.   
131.     /** 
132.      * 任务的三种状态 
133.      */  
134.     public enum Status {  
135.         /** 
136.          * 任务等待执行 
137.          */  
138.         PENDING,  
139.         /** 
140.          * 任务正在执行 
141.          */  
142.         RUNNING,  
143.         /** 
144.          * 任务已经执行结束 
145.          */  
146.         FINISHED,  
147.     }  
148.   
149.     /** 隐藏API：在UI线程中调用，用来初始化Handler */  
150.     public static void init() {  
151.         sHandler.getLooper();  
152.     }  
153.   
154.     /** 隐藏API：为AsyncTask设置默认执行器 */  
155.     public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {  
156.         sDefaultExecutor = exec;  
157.     }  
158.   
159.     /** 
160.      * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread. 
161.      */  
162.     public AsyncTask() {  
163.         mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {  
164.             public Result call() throws Exception {  
165.                 mTaskInvoked.set(true);  
166.   
167.                 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);  
168.                 //noinspection unchecked  
169.                 return postResult(doInBackground(mParams));  
170.             }  
171.         };  
172.   
173.         mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {  
174.             @Override  
175.             protected void done() {  
176.                 try {  
177.                     postResultIfNotInvoked(get());  
178.                 } catch (InterruptedException e) {  
179.                     android.util.Log.w(LOG_TAG, e);  
180.                 } catch (ExecutionException e) {  
181.                     throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()",  
182.                             e.getCause());  
183.                 } catch (CancellationException e) {  
184.                     postResultIfNotInvoked(null);  
185.                 }  
186.             }  
187.         };  
188.     }  
189.   
190.     private void postResultIfNotInvoked(Result result) {  
191.         final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();  
192.         if (!wasTaskInvoked) {  
193.             postResult(result);  
194.         }  
195.     }  
196.     //doInBackground执行完毕，发送消息  
197.     private Result postResult(Result result) {  
198.         @SuppressWarnings("unchecked")  
199.         Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,  
200.                 new AsyncTaskResult<Result>(this, result));  
201.         message.sendToTarget();  
202.         return result;  
203.     }  
204.   
205.     /** 
206.      * 返回任务的状态 
207.      */  
208.     public final Status getStatus() {  
209.         return mStatus;  
210.     }  
211.   
212.     /** 
213.      * 这个方法是我们必须要重写的，用来做后台计算 
214.      * 所在线程：后台线程 
215.      */  
216.     protected abstract Result doInBackground(Params... params);  
217.   
218.     /** 
219.      * 在doInBackground之前调用，用来做初始化工作 
220.      * 所在线程：UI线程 
221.      */  
222.     protected void onPreExecute() {  
223.     }  
224.   
225.     /** 
226.      * 在doInBackground之后调用，用来接受后台计算结果更新UI 
227.      * 所在线程：UI线程 
228.      */  
229.     protected void onPostExecute(Result result) {  
230.     }  
231.   
232.     /** 
233.      * Runs on the UI thread after {@link #publishProgress} is invoked. 
234.      /** 
235.      * 在publishProgress之后调用，用来更新计算进度 
236.      * 所在线程：UI线程 
237.      */  
238.     protected void onProgressUpdate(Progress... values) {  
239.     }  
240.   
241.      /** 
242.      * cancel被调用并且doInBackground执行结束，会调用onCancelled，表示任务被取消 
243.      * 这个时候onPostExecute不会再被调用，二者是互斥的，分别表示任务取消和任务执行完成 
244.      * 所在线程：UI线程 
245.      */  
246.     @SuppressWarnings({"UnusedParameters"})  
247.     protected void onCancelled(Result result) {  
248.         onCancelled();  
249.     }      
250.       
251.     protected void onCancelled() {  
252.     }  
253.   
254.     public final boolean isCancelled() {  
255.         return mCancelled.get();  
256.     }  
257.   
258.     public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {  
259.         mCancelled.set(true);  
260.         return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);  
261.     }  
262.   
263.     public final Result get() throws InterruptedException, ExecutionException {  
264.         return mFuture.get();  
265.     }  
266.   
267.     public final Result get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,  
268.             ExecutionException, TimeoutException {  
269.         return mFuture.get(timeout, unit);  
270.     }  
271.   
272.     /** 
273.      * 这个方法如何执行和系统版本有关，在AsyncTask的使用规则里已经说明，如果你真的想使用并行AsyncTask， 
274.      * 也是可以的，只要稍作修改 
275.      * 必须在UI线程调用此方法 
276.      */  
277.     public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {  
278.         //串行执行  
279.         return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);  
280.         //如果我们想并行执行，这样改就行了，当然这个方法我们没法改  
281.         //return executeOnExecutor(THREAD_POOL_EXECUTOR, params);  
282.     }  
283.   
284.     /** 
285.      * 通过这个方法我们可以自定义AsyncTask的执行方式，串行or并行，甚至可以采用自己的Executor 
286.      * 为了实现并行，我们可以在外部这么用AsyncTask： 
287.      * asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Params... params); 
288.      * 必须在UI线程调用此方法 
289.      */  
290.     public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,  
291.             Params... params) {  
292.         if (mStatus != Status.PENDING) {  
293.             switch (mStatus) {  
294.                 case RUNNING:  
295.                     throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"  
296.                             + " the task is already running.");  
297.                 case FINISHED:  
298.                     throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"  
299.                             + " the task has already been executed "  
300.                             + "(a task can be executed only once)");  
301.             }  
302.         }  
303.   
304.         mStatus = Status.RUNNING;  
305.         //这里#onPreExecute会最先执行  
306.         onPreExecute();  
307.   
308.         mWorker.mParams = params;  
309.         //然后后台计算#doInBackground才真正开始  
310.         exec.execute(mFuture);  
311.         //接着会有#onProgressUpdate被调用，最后是#onPostExecute  
312.   
313.         return this;  
314.     }  
315.   
316.     /** 
317.      * 这是AsyncTask提供的一个静态方法，方便我们直接执行一个runnable 
318.      */  
319.     public static void execute(Runnable runnable) {  
320.         sDefaultExecutor.execute(runnable);  
321.     }  
322.   
323.     /** 
324.      * 打印后台计算进度，onProgressUpdate会被调用 
325.      */  
326.     protected final void publishProgress(Progress... values) {  
327.         if (!isCancelled()) {  
328.             sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,  
329.                     new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();  
330.         }  
331.     }  
332.   
333.     //任务结束的时候会进行判断，如果任务没有被取消，则onPostExecute会被调用  
334.     private void finish(Result result) {  
335.         if (isCancelled()) {  
336.             onCancelled(result);  
337.         } else {  
338.             onPostExecute(result);  
339.         }  
340.         mStatus = Status.FINISHED;  
341.     }  
342.   
343.     //AsyncTask内部Handler，用来发送后台计算进度更新消息和计算完成消息  
344.     private static class InternalHandler extends Handler {  
345.         @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})  
346.         @Override  
347.         public void handleMessage(Message msg) {  
348.             AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;  
349.             switch (msg.what) {  
350.                 case MESSAGE_POST_RESULT:  
351.                     // There is only one result  
352.                     result.mTask.finish(result.mData[0]);  
353.                     break;  
354.                 case MESSAGE_POST_PROGRESS:  
355.                     result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);  
356.                     break;  
357.             }  
358.         }  
359.     }  
360.   
361.     private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {  
362.         Params[] mParams;  
363.     }  
364.   
365.     @SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})  
366.     private static class AsyncTaskResult<Data> {  
367.         final AsyncTask mTask;  
368.         final Data[] mData;  
369.   
370.         AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {  
371.             mTask = task;  
372.             mData = data;  
373.         }  
374.     }  
375. }  

让你的AsyncTask在3.0以上的系统中并行起来

通过上面的源码分析，我已经给出了在3.0以上系统中让AsyncTask并行执行的方法，现在，让我们来试一试，代码还是之前采用的测试代码，我们要稍作修改，调用AsyncTask的executeOnExecutor方法而不是execute，请看：

[java]  view plain copy

1. @TargetApi(Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB)  
2. @Override  
3. public void onClick(View v) {  
4.     if (v == mButton) {  
5.         new MyAsyncTask("AsyncTask#1").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");  
6.         new MyAsyncTask("AsyncTask#2").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");  
7.         new MyAsyncTask("AsyncTask#3").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");  
8.         new MyAsyncTask("AsyncTask#4").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");  
9.         new MyAsyncTask("AsyncTask#5").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");  
10.     }  
11.   
12. }  
13.   
14. private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {  
15.   
16.     private String mName = "AsyncTask";  
17.   
18.     public MyAsyncTask(String name) {  
19.         super();  
20.         mName = name;  
21.     }  
22.   
23.     @Override  
24.     protected String doInBackground(String... params) {  
25.         try {  
26.             Thread.sleep(3000);  
27.         } catch (InterruptedException e) {  
28.             e.printStackTrace();  
29.         }  
30.         return mName;  
31.     }  
32.   
33.     @Override  
34.     protected void onPostExecute(String result) {  
35.         super.onPostExecute(result);  
36.         SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
37.         Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));  
38.     }  
39. }