Android源碼分析—帶你認識不同的AsyncTask
轉載請註明出處：http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/17596225java
前言
什麼是AsyncTask，相信搞過android開發的朋友們都不陌生。AsyncTask內部封裝了Thread和Handler，可讓咱們在後臺進行計算而且把計算的結果及時更新到UI上，而這些正是Thread+Handler所作的事情，沒錯，AsyncTask的做用就是簡化Thread+Handler，讓咱們可以經過更少的代碼來完成同樣的功能，這裏，我要說明的是：AsyncTask只是簡化Thread+Handler而不是替代，實際上它也替代不了。同時，AsyncTask從最開始到如今已經通過了幾回代碼修改，任務的執行邏輯慢慢地發生了改變，並非你們所想象的那樣：AsyncTask是徹底並行執行的就像多個線程同樣，其實不是的，因此用AsyncTask的時候仍是要注意，下面會一一說明。另外本文主要是分析AsyncTask的源代碼以及使用時候的一些注意事項，若是你還不熟悉AsyncTask，請先閱讀android之AsyncTask 來了解其基本用法。android
這裏先給出AsyncTask的一個例子：express
private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
protected Long doInBackground(URL... urls) {
int count = urls.length;
long totalSize = 0;
for (int i = 0; i < count; i++) {
totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
// Escape early if cancel() is called
if (isCancelled()) break;
}
return totalSize;
}
protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
setProgressPercent(progress[0]);
}
protected void onPostExecute(Long result) {
showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
}
}
使用AsyncTask的規則
- AsyncTask的類必須在UI線程加載（從4.1開始系統會幫咱們自動完成）
- AsyncTask對象必須在UI線程建立
- execute方法必須在UI線程調用
- 不要在你的程序中去直接調用onPreExecute(), onPostExecute, doInBackground, onProgressUpdate方法
- 一個AsyncTask對象只能執行一次，即只能調用一次execute方法，不然會報運行時異常
- AsyncTask不是被設計爲處理耗時操做的，耗時上限爲幾秒鐘，若是要作長耗時操做，強烈建議你使用Executor，ThreadPoolExecutor以及FutureTask
- 在1.6以前，AsyncTask是串行執行任務的，1.6的時候AsyncTask開始採用線程池裏處理並行任務，可是從3.0開始，爲了不AsyncTask所帶來的併發錯誤，AsyncTask又採用一個線程來串行執行任務
AsyncTask究竟是串行仍是並行？
給你們作一下實驗，請看以下實驗代碼：代碼很簡單，就是點擊按鈕的時候同時執行5個AsyncTask，每一個AsyncTask休眠3s，同時把每一個AsyncTask執行結束的時間打印出來，這樣咱們就能觀察出究竟是串行執行仍是並行執行。apache
@Override
public void onClick(View v) {
if (v == mButton) {
new MyAsyncTask("AsyncTask#1").execute("");
new MyAsyncTask("AsyncTask#2").execute("");
new MyAsyncTask("AsyncTask#3").execute("");
new MyAsyncTask("AsyncTask#4").execute("");
new MyAsyncTask("AsyncTask#5").execute("");
}
}
private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
private String mName = "AsyncTask";
public MyAsyncTask(String name) {
super();
mName = name;
}
@Override
protected String doInBackground(String... params) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return mName;
}
@Override
protected void onPostExecute(String result) {
super.onPostExecute(result);
SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));
}
}我找了2個手機，系統分別是4.1.1和2.3.3，按照我前面的描述，AsyncTask在4.1.1應該是串行的，在2.3.3應該是並行的，究竟是不是這樣呢？請看Log
Android 4.1.1上執行：從下面Log能夠看出，5個AsyncTask共耗時15s且時間間隔爲3s，很顯然是串行執行的併發
Android 2.3.3上執行：從下面Log能夠看出，5個AsyncTask的結束時間是同樣的，很顯然是並行執行app
結論：從上面的兩個Log能夠看出，我前面的描述是徹底正確的。下面請看源碼，讓咱們去了解下其中的原理。less
源碼分析
/*
* Copyright (C) 2008 The Android Open Source Project
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
package android.os;
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.CancellationException;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
//獲取當前的cpu核心數
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//線程池核心容量
private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
//線程池最大容量
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
//過剩的空閒線程的存活時間
private static final int KEEP_ALIVE = 1;
//ThreadFactory 線程工廠，經過工廠方法newThread來獲取新線程
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
//原子整數，能夠在超高併發下正常工做
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
}
};
//靜態阻塞式隊列，用來存放待執行的任務，初始容量：128個
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
/**
* 靜態併發線程池，能夠用來並行執行任務，儘管從3.0開始，AsyncTask默認是串行執行任務
* 可是咱們仍然能構造出並行的AsyncTask
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
/**
* 靜態串行任務執行器，其內部實現了串行控制，
* 循環的取出一個個任務交給上述的併發線程池去執行
*/
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
//消息類型：發送結果
private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
//消息類型：更新進度
private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;
/**靜態Handler，用來發送上述兩種通知，採用UI線程的Looper來處理消息
* 這就是爲何AsyncTask必須在UI線程調用，由於子線程
* 默認沒有Looper沒法建立下面的Handler，程序會直接Crash
*/
private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();
//默認任務執行器，被賦值爲串行任務執行器，就是它，AsyncTask變成串行的了
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
//以下兩個變量咱們先不要深究，不影響咱們對總體邏輯的理解
private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
private final FutureTask<Result> mFuture;
//任務的狀態 默認爲掛起，即等待執行，其類型標識爲易變的（volatile）
private volatile Status mStatus = Status.PENDING;
//原子布爾型，支持高併發訪問，標識任務是否被取消
private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean();
//原子布爾型，支持高併發訪問，標識任務是否被執行過
private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();
/*串行執行器的實現，咱們要好好看看，它是怎麼把並行轉爲串行的
*目前咱們須要知道，asyncTask.execute(Params ...)實際上會調用
*SerialExecutor的execute方法，這一點後面再說明。也就是說：當你的asyncTask執行的時候，
*首先你的task會被加入到任務隊列，而後排隊，一個個執行
*/
private static class SerialExecutor implements Executor {
//線性雙向隊列，用來存儲全部的AsyncTask任務
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
//當前正在執行的AsyncTask任務
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//將新的AsyncTask任務加入到雙向隊列中
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
//執行AsyncTask任務
r.run();
} finally {
//當前AsyncTask任務執行完畢後，進行下一輪執行，若是還有未執行任務的話
//這一點很明顯體現了AsyncTask是串行執行任務的，老是一個任務執行完畢纔會執行下一個任務
scheduleNext();
}
}
});
//若是當前沒有任務在執行，直接進入執行邏輯
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//從任務隊列中取出隊列頭部的任務，若是有就交給併發線程池去執行
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
/**
* 任務的三種狀態
*/
public enum Status {
/**
* 任務等待執行
*/
PENDING,
/**
* 任務正在執行
*/
RUNNING,
/**
* 任務已經執行結束
*/
FINISHED,
}
/** 隱藏API：在UI線程中調用，用來初始化Handler */
public static void init() {
sHandler.getLooper();
}
/** 隱藏API：爲AsyncTask設置默認執行器 */
public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {
sDefaultExecutor = exec;
}
/**
* Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
*/
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));
}
};
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);
}
}
};
}
private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
if (!wasTaskInvoked) {
postResult(result);
}
}
//doInBackground執行完畢，發送消息
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
/**
* 返回任務的狀態
*/
public final Status getStatus() {
return mStatus;
}
/**
* 這個方法是咱們必需要重寫的，用來作後臺計算
* 所在線程：後臺線程
*/
protected abstract Result doInBackground(Params... params);
/**
* 在doInBackground以前調用，用來作初始化工做
* 所在線程：UI線程
*/
protected void onPreExecute() {
}
/**
* 在doInBackground以後調用，用來接受後臺計算結果更新UI
* 所在線程：UI線程
*/
protected void onPostExecute(Result result) {
}
/**
* Runs on the UI thread after {@link #publishProgress} is invoked.
/**
* 在publishProgress以後調用，用來更新計算進度
* 所在線程：UI線程
*/
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
}
/**
* cancel被調用而且doInBackground執行結束，會調用onCancelled，表示任務被取消
* 這個時候onPostExecute不會再被調用，兩者是互斥的，分別表示任務取消和任務執行完成
* 所在線程：UI線程
*/
@SuppressWarnings({"UnusedParameters"})
protected void onCancelled(Result result) {
onCancelled();
}
protected void onCancelled() {
}
public final boolean isCancelled() {
return mCancelled.get();
}
public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
mCancelled.set(true);
return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
}
public final Result get() throws InterruptedException, ExecutionException {
return mFuture.get();
}
public final Result get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,
ExecutionException, TimeoutException {
return mFuture.get(timeout, unit);
}
/**
* 這個方法如何執行和系統版本有關，在AsyncTask的使用規則裏已經說明，若是你真的想使用並行AsyncTask，
* 也是能夠的，只要稍做修改
* 必須在UI線程調用此方法
*/
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
//串行執行
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
//若是咱們想並行執行，這樣改就好了，固然這個方法咱們無法改
//return executeOnExecutor(THREAD_POOL_EXECUTOR, params);
}
/**
* 經過這個方法咱們能夠自定義AsyncTask的執行方式，串行or並行，甚至能夠採用本身的Executor
* 爲了實現並行，咱們能夠在外部這麼用AsyncTask：
* asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Params... params);
* 必須在UI線程調用此方法
*/
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;
//這裏#onPreExecute會最早執行
onPreExecute();
mWorker.mParams = params;
//而後後臺計算#doInBackground才真正開始
exec.execute(mFuture);
//接着會有#onProgressUpdate被調用，最後是#onPostExecute
return this;
}
/**
* 這是AsyncTask提供的一個靜態方法，方便咱們直接執行一個runnable
*/
public static void execute(Runnable runnable) {
sDefaultExecutor.execute(runnable);
}
/**
* 打印後臺計算進度，onProgressUpdate會被調用
*/
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}
//任務結束的時候會進行判斷，若是任務沒有被取消，則onPostExecute會被調用
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
//AsyncTask內部Handler，用來發送後臺計算進度更新消息和計算完成消息
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;
}
}
}
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
Params[] mParams;
}
@SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})
private static class AsyncTaskResult<Data> {
final AsyncTask mTask;
final Data[] mData;
AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {
mTask = task;
mData = data;
}
}
}
讓你的AsyncTask在3.0以上的系統中並行起來
經過上面的源碼分析，我已經給出了在3.0以上系統中讓AsyncTask並行執行的方法，如今，讓咱們來試一試，代碼仍是以前採用的測試代碼，咱們要稍做修改，調用AsyncTask的executeOnExecutor方法而不是execute，請看：async
@TargetApi(Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB)
@Override
public void onClick(View v) {
if (v == mButton) {
new MyAsyncTask("AsyncTask#1").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
new MyAsyncTask("AsyncTask#2").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
new MyAsyncTask("AsyncTask#3").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
new MyAsyncTask("AsyncTask#4").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
new MyAsyncTask("AsyncTask#5").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");
}
}
private static class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
private String mName = "AsyncTask";
public MyAsyncTask(String name) {
super();
mName = name;
}
@Override
protected String doInBackground(String... params) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return mName;
}
@Override
protected void onPostExecute(String result) {
super.onPostExecute(result);
SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Log.e(TAG, result + "execute finish at " + df.format(new Date()));
}
}下面是系統爲4.1.1手機打印出的Log：很顯然，咱們的目的達到了，成功的讓AsyncTask在4.1.1的手機上並行起來了，很高興吧！但願這篇文章對你有用。
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