AsyncTask 是Android特有的一个轻量级异步抽象类,在类中通过 doInBackground()
在子线程执行耗时操作,执行完毕在主线程调用 onPostExecute()
。
前言
众所周知,Android视图的绘制、监听、事件等都UI线程(主线程,Main Thread)执行,如果执行访问网络请求、数据库等耗时操作,可能会阻塞主线程,若阻塞时间超过5秒,可能会引起系统的ANR异常(Application Not Responding)。所以耗时操作需要放在子线程(也称为Worker Thread)执行,这样就避免了主线程的阻塞,然而在线程是不能有更新UI的操作的,比如在子线程调用 TextView.setText()
就会引发以下错误:
Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
故而可以用 “Handle + Thread”的方式,子线程执行耗时操作,通过Handler通知主线程更新UI。但是这个方式略微麻烦,于是便引入了AsyncTask。
AsyncTask特点
AsyncTask
AsyncTask简单使用
public void request() { AsyncTask<String, Integer, Integer> task = new AsyncTask<String, Integer, Integer>() { @Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); Log.i("AsyncTask", "准备执行后台任务"); } @Override protected Integer doInBackground(String... params) { String url_1 = params[0]; doRequest(url_1); publishProgress(50); String url_2 = params[1]; doRequest(url_2); publishProgress(100); return 1; } @Override protected void onProgressUpdate(Integer... values) { super.onProgressUpdate(values); Log.i("AsyncTask", "当前进度" + values[0] + "%"); } @Override protected void onPostExecute(Integer ret) { super.onPostExecute(ret); Log.i("AsyncTask", "执行完毕,执行结果" + ret); } }; String url_1 = "https://api.github.com/users/smuyyh"; String url_2 = "https://api.github.com/users/smuyyh/followers"; task.execute(url_1, url_2); // 开启后台任务 }
代码较为简单,就不做过多的解释了。后面着重介绍AsyncTask的内部实现机制。
原理分析
这一节将从源码的角度来分析一下 AsyncTask 。以下源码基于Android-23.
- 开启后台任务之前,首先需要创建AsyncTask的实例,所以还得从构造函数说起。
public AsyncTask() { mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { public Result call() throws Exception { mTaskInvoked.set(true); Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); Result result = doInBackground(mParams); Binder.flushPendingCommands(); return postResult(result); // 任务的具体实现 } }; 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); } } }; }
在构造函数中,初始化了两个变量,分别是mWorker与mFuture,mFuture创建的时候传入了mWorker参数,而mWorker本身是一个 Callable 对象。那么,mFutrue是个什么东西呢?
mFuture是一个 FutureTask 对象,FutureTask实际上是一个任务的操作类,它并不启动新线程,并且只负责任务调度。任务的具体实现是构造FutureTask时提供的,实现自Callable接口,也就是刚才的mWorker。
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AsyncTask对象穿件完毕之后调用
execute(Params...)
执行,跟进看看
@MainThread public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) { return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params); }
只有一句话,可知是调用executeOnExecutor进行执行。这里就有个疑问了,sDefaultExecutor是个什么东西?在说这个之前,需要明确一下一下三个事:
1、Android3.0之前部分代码
private static final int CORE_POOL_SIZE = 5; private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128; private static final int KEEP_ALIVE = 10; private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);
2、在Android3.0之前,AsyncTask执行中最终触发的是把任务交给线池THREAD_POOL_EXECUTOR来执行,提交的任务并行的在线程池中运行,但这些规则在3.0之后发生了变化,3.0之后提交的任务是默认串行运行的,执行完一个任务才执行下一个!
3、在Android3.0以前线程池里核心线程有5个,同时存在的线程数最大不能超过128个,线程池里的线程都是并行运行的,在3.0以后,直接调用execute(params)触发的是sDefaultExecutor的execute(runnable)方法,而不是原来的THREAD_POOL_EXECUTOR。在Android4.4以后,线程池大小等于 cpu核心数 + 1,最大值为cpu核心数 * 2 + 1。这些变化大家可以自行对比一下。
跟进源码不难发现,sDefaultExecutor实际上是指向SerialExecutor的一个实例,从名字上看是一个顺序执行的executor,并且它在AsyncTask中是以常量的形式存在的,因此在整个应用程序中的所有AsyncTask实例都会共用同一个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); } } }
SerialExecutor是使用ArrayDeque这个队列来管理Runnable对象的。当Executor提交一个任务,执行一次 execute()
,在这里向mTasks队列添加一个Runnable对象。初次添加任务时mActive为null,故接下来会执行 scheduleNext()
,将mActive指向刚刚添加的runbale,并提交到 THREAD_POOL_EXECUTOR
中执行。
当AsyncTask不断提交任务时,那么此时mActive不为空了,所以后续添加的任务能得到执行的唯一条件,就是前一个任务执行完毕,也就是 r.run()
。所以这就保证了SerialExecutor的顺序执行。这个地方其实也是一个坑,初学者很容易在这里踩坑,同时提交多个任务,却无法同步执行。
如果想让其并行执行怎么办?AsyncTask提供了一下两种方式:
task.setDefaultExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
task.executeOnExecutor(executor, params); //可以自己指定线程池
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继续跟进
executeOnExecutor(Executor exec, Params... params)
代码
@MainThread 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; onPreExecute(); mWorker.mParams = params; exec.execute(mFuture); return this; }
不难看出,最后是调用Executor的 execute(Runnable command)
方法启动mFuture。默认情况下,sDefaultExecutor就是SerialExecutor类,所以为串行执行。当然用户也可以提供自己的Executor来改变AsyncTask的运行方式。最后在 THREAD_POOL_EXECUTOR
真正启动任务执行的Executor。
上面已经提到,Execute执行是调用Runnable的run()方法,也就是mFuture的run方法,继续跟进代码
public void run() { if (state != NEW || !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread())) return; try { Callable<V> 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 = null; int s = state; if (s >= INTERRUPTING) handlePossibleCancellationInterrupt(s); } }
从第10行代码可发现,最后是调用callable的call()方法。那么这个callable是什么呢?就是初始化mFuture传入的mWorker对象。在前面的构造函数那边可以发现call()方法,我们单独分析一下这个方法
public Result call() throws Exception { mTaskInvoked.set(true); Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); Result result = doInBackground(mParams); Binder.flushPendingCommands(); return postResult(result); }
看了这么久,终于发现了 doInBackground()
,深深松了一口气。执行完之后得到的结果,传给 postResult(result)
。继续跟进
private Result postResult(Result result) { Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(this, result)); message.sendToTarget(); return result; }
可以发现,最后是通过Handler的方式,把消息发送出去,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。而 getHandler()
返回的sHandler是一个 InternalHandler
对象,InternalHandler源码如下所示:
private static class InternalHandler extends Handler { public InternalHandler() { super(Looper.getMainLooper()); } @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,如果是MESSAGE_POST_RESULT,就执行 finish()
,如果是MESSAGE_POST_PROGRESS,就 onProgressUpdate()
方法。那么什么时候触发如果是MESSAGE_POST_PROGRESS消息呢?就是在publishProgress()方法调用的时候,publishProgress()方法用finial标记,说明子类不能重写他,不过可以手动调用,通知进度更新,这就表明了publishProgress可在子线程执行。
protected final void publishProgress(Progress... values) { if (!isCancelled()) { sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS, new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget(); } }
然后看一下finish()的代码。
private void finish(Result result) { if (isCancelled()) { onCancelled(result); } else { onPostExecute(result); } mStatus = Status.FINISHED; }
不难发现,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。并且,当你再次调用execute的时候,这个时候mStatus的状态为Status.FINISHED,表示已经执行过了,那么此时就会抛异常,这也就是为什么一个AsyncTask对象只能执行一次的原因。
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)"); }
到这里,就非常清晰了吧。彻底的了解了AsyncTask内部实现的逻辑。
总结
可以看出,在使用AsyncTask的过程中,有许多需要注意的地方。
- 由于Handler需要和主线程交互,而Handler又是内置于AsnycTask中的,所以,AsyncTask的创建必须在主线程,execute的执行也应该在主线程。
- AsyncTask的doInBackground(Params… Params)方法运行在子线程中,其他方法运行在主线程中,可以操作UI组件。
- 尽量不要手动的去调用AsyncTask的onPreExecute, doInBackground, publishProgress, onProgressUpdate, onPostExecute 这些方法,避免发生不可预知的问题。
- 一个任务AsyncTask任务只能被执行一次。否则会抛IllegalStateException异常
- 在doInBackground()中要检查isCancelled()的返回值,如果你的异步任务是可以取消的话。cancel()仅仅是给AsyncTask对象设置了一个标识位,虽然运行中可以随时调用cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法取消任务,如果成功调用isCancelled()会返回true,并且不会执行 onPostExecute() 方法了,取而代之的是调用 onCancelled() 方法。但是!!!值得注意的一点是,如果这个任务在执行之后调用cancel()方法是不会真正的把任务结束的,而是继续执行,只不过改变的是执行之后的回调方法是 onPostExecute还是onCancelled。可以在doInBackground里面去判断isCancle,如果取消了,那就直接return result; 当然,这种方式也并非非常完美。
- Asynctask的生命周期和它所在的activity的生命周期并非一致的,当Activity终止时,它会以它自有的方式继续运行,即使你退出了整个应用程序。另一方面,要注意Android屏幕切换问题,因为这时候Activity会重新创建。