AsyncTask你真的用對了嗎？

時間  2019-12-09
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前言

在以前的文章深刻探究了Handler，《從Handler.post(Runnable r)再一次梳理Android的消息機制（以及handler的內存泄露）》咱們知道了Android的消息機制主要靠Handler來實現，可是在Handler的使用中，忽略內存泄露的問題，無論是代碼量仍是理解程度上都顯得有點不盡人意，因此Google官方幫咱們在Handler的基礎上封裝出了AsyncTask。可是在使用AsyncTask的時候有不少細節須要注意，它的優勢到底體如今哪裏？仍是來看看源碼一探究竟。java

怎麼使用

來一段日常簡單使用AsyncTask來異步操做UI線程的狀況，首先新建一個類繼承AsyncTask，構造函數傳入咱們要操做的組件（ProgressBar和TextView）android

class MAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, String>{
        private ProgressBar mProgressBar;
        private TextView mTextView;

        public MAsyncTask(ProgressBar mProgressBar, TextView mTextView) {
            this.mProgressBar = mProgressBar;
            this.mTextView = mTextView;
        }

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            mTextView.setText("開始執行");
            super.onPreExecute();
        }

        @Override
        protected String doInBackground(Void... params) {
            for(int i = 0; i <= 100; i++){
                publishProgress(i);//此行代碼對應下面onProgressUpdate方法
                try {
                    Thread.sleep(100);//耗時操做，如網絡請求
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return "執行完畢";
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
            mProgressBar.setProgress(values[0]);
            super.onProgressUpdate(values);
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(String s) {
            mTextView.setText(s);
            super.onPostExecute(s);
        }
    }

在Activity中建立咱們新建的MAsyncTask實例而且執行(無關代碼省略)：segmentfault

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        ...
        MAsyncTask asyncTask = new MAsyncTask(mTestPB, mTestTV);
        asyncTask.execute();//開始執行
        ...
    }
}

看看原理

在上面的代碼，咱們開了個單一的線程來執行了一個簡單的異步更新UI的操做（哈哈，可能會以爲AsyncTask有些大材小用了哈），如今來看看AsyncTask具體是怎麼實現的，先從構造方法開始：網絡

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

AsyncTask爲抽象類，而且有三個泛型，我以爲這三個泛型是不少使用者不懂的根源：多線程

  • params：參數，在execute() 傳入，可變長參數，跟doInBackground(Void... params) 這裏的params類型一致，我這裏沒有傳參數，因此能夠將這個泛型設置爲Void
  • Progress：執行的進度，跟onProgressUpdate(Integer... values) 的values的類型一致，通常狀況爲Integer
  • Result：返回值，跟String doInBackground 返回的參數類型一致，且跟onPostExecute(String s) 的s參數一致，在耗時操做執行完畢調用。我這裏執行完畢返回了個字符串，因此爲String

看了這三個泛型，咱們就基本上了解了AsyncTask的執行過程，主要就是上面代碼重寫的那幾個方法，如今來仔細看，首先在繼承AsyncTask時有個抽象方法必須重寫:併發

@WorkerThread
protected abstract Result doInBackground(Params... params);

顧名思義，這個方法是在後臺執行，也就是在子線程中執行，須要子類來實現，在這個方法裏面咱們能夠調用publishProgress來發送進度給UI線程，而且在onProgressUpdate方法中接收。異步

根據調用順序，咱們通常會重寫這幾個方法：async

//在doInBackground以前調用，在UI線程內執行
@MainThread
protected void onPreExecute() {
}
//在執行中，且在調用publishProgress方法時，在UI線程內執行，用於更新進度
@MainThread
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
}
//在doInBackground以後調用，在UI線程內執行
@MainThread
protected void onPostExecute(Result result) {
}

咱們來看看這個publishProgress方法是怎麼來調用onProgressUpdate方法的：ide

@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
    if (!isCancelled()) {
        getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
    }
}

使用obtainMessage是避免重複建立消息，調用了getHandler()而後發送消息,這裏是一個單例函數

private static Handler getHandler() {
        synchronized (AsyncTask.class) {
            if (sHandler == null) {
                sHandler = new InternalHandler();
            }
            return sHandler;
        }
    }

返回了一個InternalHandler：

private static class InternalHandler extends 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:
                    // There is only one result
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);
                    break;
                case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                    break;
            }
        }
    }

在判斷消息爲MESSAGE_POST_PROGRESS後咱們發現其實內部就是調用了Handler來實現這一切，包括執行結束時調用finish方法，這個咱們後面再說。從頭來看一下AsyncTask的執行過程，來到execute方法：

/**
This method must be invoked on the UI thread.(這行註釋爲Google官方註釋)
*/
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
    return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}

注意！此方法必須在UI線程調用，這裏就不作測試了。在這裏又調用executeOnExecutor:

@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
        Params... params) {
    ......

    onPreExecute();

    mWorker.mParams = params;
    exec.execute(mFuture);

    return this;
}

咱們發如今UI線程先調用了onPreExecute()，將傳入的參數賦值給mWorker.mParams，而後調用了參數exec的execute方法，而且將mFuture做爲參數傳入，這裏就設計到了三個對象：sDefaultExecutor(在executeOnExecutor中傳入)、mWorker、mFuture，來看看它們的賦值在哪裏：

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);
       }
   }
}

咱們發現sDefaultExecutor的賦值默認就是SERIAL_EXECUTOR，也就是一個順序執行的線程池，內部實現有一個任務隊列。

mWorker

private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;

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

                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                //noinspection unchecked
                Result result = doInBackground(mParams);
                Binder.flushPendingCommands();
                return postResult(result);
            }
        };
        ......
}

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

在AsyncTask的構造方法中，給mWorker賦值爲一個Callable（帶返回參數的線程，涉及到java併發的一些基礎知識，這裏不贅述），而且在call方法中執行了doInBackground方法，最後調用postResult方法

mFuture

private final FutureTask<Result> mFuture;
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 occurred while executing doInBackground()",
                            e.getCause());
                } catch (CancellationException e) {
                    postResultIfNotInvoked(null);
                }
            }
        };
}

mFuture爲FutureTask類型，這裏將mWorker傳入，在mWorker執行完畢後調用postResultIfNotInvoked方法，咱們先看看這個方法：

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

其實這個方法也最後調用了postResult，在這以前作了個有沒調用的判斷，確保任務執行完畢後調用此方法。來看看postResult方法：

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

又看到了熟悉的obtainMessage和sendToTarget發送消息，此次消息內容變爲MESSAGE_POST_RESULT，再來看看咱們剛纔已經提到的InternalHandler的handleMessage方法：

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;
            }
        }

最後根據消息類型，這裏調用了result.mTask.finish，result類型爲AsyncTaskResult：

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

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

mTask的類型爲AsyncTask，找到AsyncTask的finish方法：

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

最後若是沒有取消的話調用了onPostExecute，也就是咱們以前重寫的那個方法，在執行完畢後調用，而且此方法也在子線程。

多線程併發

正如開題所說，AsyncTask本質上就是對Handler的封裝，在執行以前，執行中，執行完畢都有相應的方法，使用起來也一目瞭然，不過這還並非AsyncTask的最大的優勢，AsyncTask最適合使用的場景是多線程，開始在代碼中已經看到了在AsyncTask內部有本身維護的線程池，默認的是SERIAL_EXECUTOR

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

按照順序執行，一個任務執行完畢再執行下一個，還提供有一個支持併發的線程池：

//獲取CPU數目
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//核心工做線程（同時執行的線程數）
private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
//線程池容許的最大線程數目
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
//空閒線程超時時間（單位爲S）
private static final int KEEP_ALIVE = 1;
//線程工廠
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());
    }
};
//阻塞隊列，用來保存待執行的任務（最高128個）
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

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

聲明爲static，多個實例同用一個線程池，這個是Googl官方自帶的一個根據cpu數目來優化的線程池，使用方法以下：

for(int i = 0; i < 100; i++) {//模擬100個任務，不超過128
    MAsyncTask asyncTask = new MAsyncTask(mTestPB, mTestTV);
    asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
}

在executeOnExecutor中咱們還能夠傳入本身自定義的線程池：

//跟默認同樣的按順序執行
asyncTask.executeOnExecutor(Executors.newSingleThreadExecutor());
//無限制的Executor
asyncTask.executeOnExecutor(Executors.newCachedThreadPool());
//同時執行數目爲10的Executor
asyncTask.executeOnExecutor(Executors.newFixedThreadPool(10));

總結

AsyncTask使用起來的確很簡單方便，內部也是Android的消息機制，而且很快捷的實現了異步更新UI，特別是多線程時也能夠很好的表現，這個是咱們單獨使用Handler時不具有的，可是在使用過程當中注意內部方法的調用順序以及調用的時機，好比asyncTask.execute() 要在UI主線程中調用，在子線程中調用是不能夠的，還有就是在使用時根據狀況來決定到底應該用哪一種線程池。

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