android之AsyncTask原理分析

16-04-19 来源：[db:作者]

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通过名字就可以知道，AsyncTask主要用于处理android中的异步任务。但是通过源码，我们可以看到它的实现其实还是依赖于Handler的异步消息处理机制。现在我们先来学习它的使用方式，然后再研究源码。

一．AsyncTask的基本用法：

AsyncTask是一个抽象类，在之类继承它时，必须指定三个泛型参数，这三个参数的用途如下：
1. 在执行AsyncTask时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用。
2. 后台任何执行时，如果需要在界面上显示当前的进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位。3. 当任务执行完毕后，如果需要对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型。
自定义的AsyncTask之类如下示例：

public class DownAsyncTask extends AsyncTask

这里我们把AsyncTask的第一个泛型参数指定为String，表示在执行AsyncTask的时候需要传入String参数给后台任务。第二个泛型参数指定为Integer，表示使用整型数据来作为进度显示单位。第三个泛型参数指定为byte[]，则表示使用一个byte数组来反馈执行结果。

当然，目前我们自定义的DownAsyncTask还是一个空任务，并不能进行任何实际的操作，我们还需要去重写AsyncTask中的几个方法才能完成对任务的定制。经常需要去重写的方法有以下四个：

    onPreExecute()

这个方法会在后台任务开始执行之间调用，用于进行一些界面上的初始化操作，比如显示一个进度条对话框等。

    doInBackground(Params...)

这个方法中的所有代码都会在子线程中运行，我们应该在这里去处理所有的耗时任务。任务一旦完成就可以通过return语句来将任务的执行结果进行返回，如果AsyncTask的第三个泛型参数指定的是Void，就可以不返回任务执行结果。注意，在这个方法中是不可以进行UI操作的，如果需要更新UI元素，比如说反馈当前任务的执行进度，可以调用publishProgress(Progress...)方法来完成。

    onProgressUpdate(Progress...)

当在后台任务中调用了publishProgress(Progress...)方法后，这个方法就很快会被调用，方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对UI进行操作，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应的更新。

    onPostExecute(Result)

当后台任务执行完毕并通过return语句进行返回时，这个方法就很快会被调用。返回的数据会作为参数传递到此方法中，可以利用返回的数据来进行一些UI操作，比如说提醒任务执行的结果，以及关闭掉进度条对话框等。

因此，一个比较完整的自定义AsyncTask就可以写成如下方式：

public class DownAsyncTask extends AsyncTask{

	private String TAG = "DownAsyncTask";
	private ProgressDialog mProgress;	
	private Context mContext;
	private ImageView imageButton;
	public DownAsyncTask(Context mContext,ImageView imageButton){
		this.mContext = mContext;
		this.imageButton = imageButton;
	}
	@Override
	protected byte[] doInBackground(String... params) {
		// TODO Auto-generated method stub
		android.util.Log.v(TAG,"DownAsyncTask--------doInBackground");
        //    通过Apache的HttpClient来访问请求网络中的一张图片
        HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
        HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]);
        byte[] image = new byte[]{};
        try
        {
            HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet);
            HttpEntity httpEntity = httpResponse.getEntity();
            if(httpEntity != null && httpResponse.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK)
            {
                image = EntityUtils.toByteArray(httpEntity);
            }
            //..根据下载的情况，使用publishProgress()通知onProgressUpdate()更新进度条
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            httpClient.getConnectionManager().shutdown();
        }

        return image;
	}

	@Override
	protected void onPreExecute() {
		// TODO Auto-generated method stub
		android.util.Log.v(TAG,"DownAsyncTask--------onPreExecute");
		//设置并显示进度条
		mProgress = new ProgressDialog(mContext);
		mProgress.setTitle("xiazai");
		mProgress.setMessage("download is running");
		mProgress.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER);
		mProgress.show();
		super.onPreExecute();
	}

	@Override
	protected void onPostExecute(byte[] result) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//异步下载结束后，更换控件图片，关闭进度条
		android.util.Log.v(TAG,"DownAsyncTask--------onPostExecute:"+result.length+"    path:"+path);
		Bitmap mBitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length);
		imageButton.setImageBitmap(mBitmap);
		mProgress.dismiss();
		super.onPostExecute(result);
	}

	@Override
	protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
		// TODO Auto-generated method stub
		android.util.Log.v(TAG,"DownAsyncTask--------onProgressUpdate");
		super.onProgressUpdate(values);
	}

	@Override
	protected void onCancelled(byte[] result) {
		// TODO Auto-generated method stub
		android.util.Log.v(TAG,"DownAsyncTask--------onCancelled");
		super.onCancelled(result);
	}

	@Override
	protected void onCancelled() {
		// TODO Auto-generated method stub
		android.util.Log.v(TAG,"DownAsyncTask--------onCancelled");
		super.onCancelled();
	}
}

AsyncTask子类定义好了，开启AsyncTask任务如下：

public class MainActivity extends Activity {

	private Button downButton;
	private ImageView mPictrue;
	private String uriPath = "http://ww2.sinaimg.cn/mw690/69c7e018jw1e6hd0vm3pej20fa0a674c.jpg";
	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		
		downButton = (Button) findViewById(R.id.button);
		mPictrue = (ImageView) findViewById(R.id.image);
		downButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {
			
			@Override
			public void onClick(View v) {
				// TODO Auto-generated method stub
				DownAsyncTask dat = new DownAsyncTask(MainActivity.this,mPictrue);
				dat.execute(uriPath);
			}
		});
	}
}

以上就是AsyncTask的基本用法，我们并不需求去考虑什么异步消息处理机制，也不需要专门使用一个Handler来发送和接收消息，只需要调用一下publishProgress()方法就可以轻松地从子线程切换到UI线程了。
当然，我们还可以在任何时刻来取消我们的异步任务的执行，通过调用 cancel(boolean)方法，调用完这个方法后系统会随后调用 isCancelled() 方法并且返回true。如果调用了这个方法，那么在 doInBackgroud() 方法执行完之后，就不会调用 onPostExecute() 方法了，取而代之的是调用 onCancelled() 方法。为了确保Task已经被取消了，我们需要经常调用 isCancelled() 方法来判断，如果有必要的话。

二．AsyncTask的源码的分析
从DownAsyncTask的使用过程中，我们可以看到，我们必须先新建一个DownAsyncTask对象，然后调用execute()方法启动任务。在new DownAsyncTask()前，得先实现它父类AsyncTask的构造方法，如下：

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

                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                //noinspection unchecked
                return postResult(doInBackground(mParams));
            }
        };
        mFuture = new FutureTask(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);
                }
            }
        };
}

这个AsyncTask构造方法只是初始化了两个变量，mWorker和 mFuture。在初始化mFuture时把mWorker当做参数传入，这里我们先搁置不理。初始化完成后，如果想启动一个任务，那么必须得调用execute()方法，如下：

public final AsyncTask execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
    }
    public final AsyncTask 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;
    }

在这里，可以看到onPreExecute比其他的doInBackground()等方法先执行，并且这个过程中并没有另起一个线程，所以，此处还属于UI线程的执行范围。这个方法主要用于初始化一些UI界面的控件等其他初始化任务。接下来执行的exec.execute(mFuture)，exec就是之前传入的sDefaultExecutor，而execute(mFuture)方法则把mFuture当做形参传入到SerialExecutor的execute中，并把mFuture的相关操作封装在了一个另起的线程中，如下：

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
    private static class SerialExecutor implements Executor {
        final ArrayDeque mTasks = new ArrayDeque();
        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，exec.execute(mFuture)执行的就是SerialExecutor类中的execute()方法。SerialExecutor这个类的作用，有点像一个队列的管理者，它维持了一个ArrayDeque队列来保存Runnable对象，并对此进行管理（先进先出）。比如：如果我想异步下载几百张图片，就需要执行几百个execute()方法来启动任务。这样每个下载的任务就会被加入到ArrayDeque队列中，按进入的先后循序等待被处理。（有关于THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)这个的执行，还不是很明白）。
在SerialExecutor的execute()方法，执行了r.run()，恩，这里某个线程要启动了，异步的过程要开始了。由于传入的是mFuture，所以在队列开始处理后，代码就运行到了AsyncTask构造方法中，看看FutureTask这个类：

public FutureTask(Callable callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }

看看这个Callable是什么？是mWorker啊，构建FutureTask对象的时候mWorker被当做形参传了进去。继续看的FutureTask类的run方法：

public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
            // runner must be non-null until state is settled to
            // prevent concurrent calls to run()
            runner = null;
            // state must be re-read after nulling runner to prevent
            // leaked interrupts
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }

Callable是mWorker，那么这个result = c.call();执行的肯定是WorkerRunnable类中的call()方法了，好了，回到AsyncTask的构造方法吧，看看，有没有熟悉的地方：return postResult(doInBackground(mParams));终于看到doInBackground方法执行了。从SerialExecutor的execute()开始，就另起了一个线程，所以，这个doInBackground()整个方法都运行在新的线程中，所以，所有耗时的操作都应该在doInBackground()方法中执行。
好了，继续往下跟吧。

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

这里使用sHandler对象发出了一条消息，消息中携带了MESSAGE_POST_RESULT常量和一个表示任务执行结果的AsyncTaskResult对象。这个sHandler对象是InternalHandler类的一个实例，那么稍后这条消息肯定会在InternalHandler的handleMessage()方法中被处理。InternalHandler的源码如下所示：

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;
            }
        }
}

这里对消息的类型进行了判断，如果这是一条MESSAGE_POST_RESULT消息，就会去执行finish()方法，如果这是一条MESSAGE_POST_PROGRESS消息，就会去执行onProgressUpdate()方法。那么finish()方法的源码如下所示：

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

可以看到，如果当前任务被取消掉了，就会调用onCancelled()方法，如果没有被取消，则调用onPostExecute()方法，这样当前任务的执行就全部结束了。
那么，刚才的InternalHandler中还有一个MESSAGE_POST_PROGRESS:消息，它是什么时候发出消息通知的呢？

protected final void publishProgress(Progress... values) {
        if (!isCancelled()) {
            sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
                    new AsyncTaskResult

(this, values)).sendToTarget(); } }
所以，要更新任务的进度条，需要执行publishProgress()方法发出消息通知，InternalHandler接收到消息通知后才会执行onProgressUpdate()进行进度条更新。
以上就是AsyncTask的一些原理分析。其实，android的异步处理机制，本质上只能通过Handler来实现，AsyncTask只是对它进行了很好的封装，让我们的使用更加方便而已。

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