深入分析AsyncTask

1. 什么是AsyncTask

AsyncTask 即 asynchronous task，异步任务。

AsyncTask实际上是围绕Thread和Handler设计的一个辅助类，在内部是对Thread和Handler的一种封装。AsyncTask的异步体现在由后台线程进行运算（访问网络等比较耗时的操作），然后将结果发布到用户界面上来更新UI，使用AsyncTask使得我不用操作Thread和Handler。

2. AsyncTask的简单使用

new AsyncTask<String,String,String>(){
//// 运行在主线程中，做预备工作/////
onPreExecute(){

}
// 运行在子线程中，做耗时操作
String doingBackGround(String s){

}
// 运行在主线程中，耗时操作完成，更新UI
onPostExecute(String s){

}

}.execute(String);

AsyncTask用法比较简单，Google设计这个类就是为了方便我们进行类似Handler这样的异步操作。

如上代码，一般使用AsyncTask只要重写里面的三个方法，onPreExecute和onPostExecute不是抽象方法，不是必须实现，实现这两种方法一般能让代码的逻辑更加清晰。onPreExecute运行在主线程中，做一些准备工作。onPostExecute同样运行在主线程中，用于在耗时操作完成后，更新UI。另外，还有一个onProgressUpdate方法，用于在后台任务执行过程中来实时地更新UI。

doingBackGround则是抽象方法，必须实现，我们使用AsyncTask时希望将一些耗时操作放在子线程中，doingBackGround中逻辑就相当于我们在Thread-Handler中Thread中的run方法中实现的逻辑。

execute方法用于启动执行任务

3. 从源码角度看AsyncTask的设计

接下来进入这篇文章的重点，我们从源码角度来分析AsyncTask是如何实现的。

AsyncTask的execute方法

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

上面是execute方法，发现execute其实内部调用的executeOnExecutor方法，调用executeOnExecutor方法传递了两个参数，这里第一个传递了一个默认的执行器，关于这个sDefaultExecutor我们再来讲，我们现在来看AsyncTask的流程设计。

我们来看这个executeOnExecutor方法,这里将不重要的代码略去了，其实这里面的逻辑比较清晰。

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

mStatus = Status.RUNNING;
////////////////////////////////
// 第一步：在主线程中执行准备操作////
onPreExecute();
// 第二步：把params参数赋值给mWorker
mWorker.mParams = params;
// 第三步：用线程池执行mFuture
exec.execute(mFuture);
///////////////////////
return this;
}

第一步，onPreExecute与上面的介绍一样，进行准备工作，这个就没有必要分析，如果我们没有重写，就不会做相关的准备。我们主要第二步和第三步，第二步，把params参数赋值给mWorker，params是execute中传递过来的参数，同时也是泛型中第一个参数，将params赋值给mWorker，那么mWorker是什么呢？

AsyncTask的构造方法

我们继续看源码:主意到mWorker是在AsyncTask的构造方法中创建的。

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

mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
@Override
protected void done() {
.....
}
};
}

首先，mWorker在构造方法中创建，它是一个匿名内部类，那WorkerRunnable是个什么东西呢？

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

我们发现WorkerRunnable其实就是一个Callable，同时在execute方法中mFuture也在这里创建了出来，这里会将mWorker传递到FutureTask中去，那么将mFuture传进去做了什么什么操作呢？

public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
//////这里将mWorker传递进来，其实就是callable///
/////////////
this.callable = callable;
this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

FutureTask是java.util.concurrent，FutureTask继承了Future，通过 Future 接口，可以尝试取消尚未完成的任务，查询任务已经完成还是取消了，以及提取（或等待）任务的结果值。

在AsyncTask的构造方法中，将mWorker传进来，即将callable传进来，因为mWorker就是callable。

这样在上面的executeOnExecutor中的第三步中，==exec.execute(mFuture)== 用线程池来执行mFuture，其实就是执行mFuture中的run方法，我们来看FutureTask中的run方法：

FutureTask中的run方法

public void run() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
//① 调用callable中的call方法，其实就是mWorker中的call方法
//并且将结果赋值给result
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
if (ran)
//② 调用自己内部的set方法设置结果
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);
}
}

在FutureTask中的run方法，我们需要关注两个地方，第一个，就是上面代码片段的①处，这里调用了mWorker中的call方法，这样我们再回头来看mWorker中的call方法。

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));
}
};

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

在mWorker中call方法中主要就是执行耗时操作，正是doInBackground方法，并且将执行的结果result返回回去，用postResult对doInBackground进行包裹则是为了运用Handler机制来更新UI。
接下来我们看FutureTask中run方法中的②处，调用了FutureTask自己的set方法。

protected void set(V v) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = v;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
finishCompletion();
}
}

private void finishCompletion() {
// assert state > COMPLETING;
for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
for (;;) {
Thread t = q.thread;
if (t != null) {
q.thread = null;
LockSupport.unpark(t);
}
WaitNode next = q.next;
if (next == null)
break;
q.next = null; // unlink to help gc
q = next;
}
break;
}
}
//① 调用了FutureTask中的done方法
done();

callable = null;        // to reduce footprint
}

由set方法，调用finishCompletion，主要看finishCompletion的逻辑，我们只关注finishCompletion代码的①处，这里调用了done方法，
这样我们来看done方法中的逻辑。

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);
}
}
};

在Future中调用了postResultIfNotInvoked，其实这里将这段处理逻辑抽取到方法中去了，在android2.3即以前的源码都是没有抽取的，这也是使得现在的逻辑更加清晰。
==java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean （ 在这个Boolean值的变化的时候不允许在之间插入，保持操作的原子性==）
由于在mWorker中的call和在mFuture的done方法都会调用postResult来更新UI，由于是线程操作，不能保证先后顺序，所以需要使用AtomicBoolean来保持操作的原子性。其实在2.3上的代码不是这样处理的，2.3上将更新UI的操作都放在mFuture中的done方法中。

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

最后，我们来看postResult方法。

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

这里就是我们非常熟悉的代码了，使用Message发送消息给Handler来更新UI。
在AsyncTask中定义了一个InternalHandler，如果耗时操作执行完毕，就会执行finish(result.mData[0])，如果结果正在执行，则会onProgressUpdate来更新进度，这个onProgressUpdate正是我们前面说到的需要实现的更新进度的方法。

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;
}
}
}

AsyncTaskResult类的只是一个封装

@SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})
private static class AsyncTaskResult<Data> {
final AsyncTask mTask;
final Data[] mData;

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

private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
//////耗时操作执行完毕，更新UI///////////
//onPostExecute运行在主线程
onPostExecute(result);
//////////////////////////////////////////
}
mStatus = Status.FINISHED;
}

#

这样我们关于AsyncTask的流程终于走通了，为什么onPreExecute和onPostExecute运行在主线程，而doingBackGround为什么运行在子线程中，这个逻辑是不是就变得清晰了。上面贴了好多代码，一直都是在分析代码的意思，至于关于设计的思想感觉现在的自己还体悟不够。

4. AsyncTask在上面遗留的问题

关于AsyncTask中executeOnExecutor中的sDefaultExecutor

项目中问题场景：

操作步骤>>>>>>>>>>>

- 设置安全中，选择指纹。

- 解锁方式选择图案。

- 在选择您的图案界面，点击确定，需要三到五秒才能跳转到下一界面。

问题分析：在设置解锁方式为为图案时，第二次绘制图案后，Settings源码中使用了AsyncTask来将一些比较耗时的验证操作放在子线程中去处理(参看下面的部分代码)，由于android原生设计是使用

AsyncTask中的一个参数的方法，一个参数的方法采用的是默认的执行器，即串行执行器

==frameworks/base/core/java/com/android/internal/widget/LockPatternChecker.java==

public static AsyncTask<?, ?, ?> verifyPattern(final LockPatternUtils utils,
final List<LockPatternView.Cell> pattern,
final long challenge,
final int userId,
final OnVerifyCallback callback) {
AsyncTask<Void, Void, byte[]> task = new AsyncTask<Void, Void, byte[]>() {
private int mThrottleTimeout;
@Override
protected byte[] doInBackground(Void... args) {
try {
return utils.verifyPattern(pattern, challenge, userId);
} catch (RequestThrottledException ex) {
mThrottleTimeout = ex.getTimeoutMs();
return null;
}
}
@Override
protected void onPostExecute(byte[] result) {
callback.onVerified(result, mThrottleTimeout);
}
};
////////////默认使用的串行的执行器//////////////
task.execute();
///////////////////////////////////////////////
return task;
}

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

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);
}
}
}

我们发现SerialExecutor即是串行执行器，它的作用是保证任务执行的顺序，也就是它可以保证提交的任务确实是按照先后顺序执行的。它的内部有一个队列用来保存所提交的任务，保证当前只运行一个，这样就可以保证任务是完全按照顺序执行的。如果发现异步任务还未执行，可能被我们发现SerialExecutor即是串行执行器顺序的使用线程执行。因为应用中可能还有其他地方使用AsyncTask，所以到我们的AsyncTask也许会等待到其他任务都完成时才得以执行而不是调用executor()之后马上执行。

如果executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,params)则不一样。

/**
* An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

API中的解释：能够并行的执行任务。THREAD_POOL_EXECUTOR是一个数量为corePoolSize的线程池，具体线程池的数量是依据CPU的核心来设置的，如果超过这个数量的线程个数就需要等待

SerialExecutor是按顺序执行，THREAD_POOL_EXECUTOR则一定程度上能保证并行执行。

以上就是关于AsyncTask的全部内容，希望能对你有些帮助，贴了好多源码，如果想真正弄清楚，还是得自己去阅读阅读源码，整理这个也不容易，前前后后花了大概一个星期。

最后是AsyncTask的时序图，画的不太好，凑合看吧，O(∩_∩)O哈哈~