AsyncTask原始碼解析
AsyncTask是android為我們提供執行非同步任務的一個輕量的類，可以用來處理耗時操作，並且能夠很方便的將執行結果返回給主執行緒。本篇文章將會通過原始碼分析來介紹AsyncTask的內部實現原理。
目錄
- 重要的成員變數
- AsyncTask構造分析
- 兩個執行緒池
- 圖解AsyncTask執行過程
- 執行結果是如何被傳遞到主執行緒
- onProgressUpdate()是什麼時候呼叫
1. 重要的成員變數
AsyncTask裡面幾個重要的成員變數變數分別為：
| 名稱 | 作用 | 建立 | 呼叫 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
| THREAD_POOL_EXECUTOR | 真正執行任務的執行緒池 | 在靜態程式碼塊中被建立 | 在SerialExecutor執行緒池的scheduleNext方法中被呼叫 | 該執行緒成池的核心執行緒數量是根據手機cup核數-1確定的 |
| sDefaultExecutor | 內部建立佇列用於儲存非同步任務 | 建立類的成員變數的時候被建立 | 在AsyncTask的execute()中被作為引數傳遞 | SerialExecutor類的scheduleNext方法中會將任務新增到THREAD_POOL_EXECUTOR執行緒池中執行 |
| mWorker | 任務最終執行方法，其內部的call方法會呼叫doInBackground()方法 | 在AsyncTask有參構造中建立 | WorkerRunnable在FutureTask的run方法中被呼叫該類的call方法 | 其繼承自Callable方法，一般配合FutureTask使用 |
| mFuture | 在其內部會呼叫mWorker的call方法來執行任務 | 在AsyncTask有參構造中建立 | FutureTask在SerialExecutor類的execute方法中被呼叫 | 該成員變數被AsyncTask的executeOnExecutor()中傳遞到SerialExecutor中 |
| sHandler | 用於將在結果返回到主執行緒 | 在AsyncTask有參構造中通過呼叫getMainHandler來建立 | 在postResult()中通過複用Message來呼叫 | InternalHandler類的Looper是主執行緒的Looper |
2. AsyncTask構造分析
在分析AsyncTask之前我們先看看他的構造，我們在使用 AsyncTask 經常使用空參構造的方式來建立該物件，這個構造方法內部會呼叫他的有參構造。首先有參會先根據是否有Looper來建立Handler。如果傳入的Looper為空或者傳入的Looper不是主執行緒的Looper，則呼叫 getMainHandler() 來建立Handler；如果是主執行緒的Looper則以此Looper重新new一個Handler。當Handler建立完畢後然後在以次建立 WorkerRunnable 和 FutureTask 。下面為AsyncTask構造原始碼：
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
//建立Hanlder
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null;
try {
//將程序設定成標準後臺程序
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//獲取非同步執行結果
result = doInBackground(mParams);
//將程序中未執行的命令一併送往cup處理
Binder.flushPendingCommands();
} catch (Throwable tr) {
mCancelled.set(true);
throw tr;
} finally {
//將處理結果返回到主執行緒
postResult(result);
}
return result;
}
};
//FutureTask間接呼叫了WorkerRunnable方法的call方法
//來獲取執行結果
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);
}
}
};
}
複製程式碼
從原始碼中我們可以知道，mHandler實際上是 InternalHandler , mWorker 內部的call()方法會呼叫 doInBackground ，try塊不管執行結果如何，都會呼叫 postResult() 來呼叫Hanlder傳送訊息，通知主執行緒最Ui更新操作。先有一個問題，call()方法是在哪裡會被呼叫呢？其實是在mFuture內部的run()方法中呼叫 mWorker 他的call方法。具體程式碼讀者可以自行查詢專案原始碼，這裡就不多說了。上面提到的mWorker、mFuture會在 execute() 方法中被呼叫和傳遞，execute()是用於配置和啟動任務的方法，下面為該方法的部分程式碼。
/**
*在主執行緒中執行
*可傳入一個或多個引數
*/
@MainThread
public final AsyncTask。<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
複製程式碼
3. 兩個執行緒池
executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params); 方法將引數params和 sDefaultExecutor 傳入該方法中，並返回一個AsyncTask。這個params我們知道它是我們傳進來的引數，但是sDefaultExecutor是什麼呢？它是一個執行緒池，是一個類的成員變數。
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor(); private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR; 複製程式碼
既然我們知道sDefaultExecutor是一個執行緒池，也就是 SerialExecutor 這個類。那這個類到底是幹什麼呢？下面為改類的原始碼：
private static class SerialExecutor implements Executor {
//建立一個雙端佇列/棧陣列
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//在陣列的尾部新增，並返回是否新增完成
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
//執行任務
r.run();
} finally {
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) {
//取出任務，新增到執行緒池
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//mTask.pll()刪除佇列中的第一個元素，並返回該元素的值
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
//呼叫執行緒池執行非同步
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
複製程式碼
從上面的程式碼我們可以知道，SerialExecutor類中建立一個雙端佇列 ArrayDeque , 用於儲存非同步任務。他還有 execute() 和 scheduleNext() 方法,execute()內部呼叫了 mTasks.offer 用於將傳入的非同步任務新增到佇列中，然後在呼叫 scheduleNext()方法。scheduleNext()方法呼叫 mTask.poll() 方法取出並刪除第一個元素，最後將取出的元素放到執行緒池中。不知道讀者有沒有發現AsyncTask內部其實是有兩個執行緒池 SerialExecutor 和 THREAD_POOL_EXECUTOR ，其中SerialExecutor執行緒池主要是用於將任務新增到佇列中，而任務真正的執行是在THREAD_POOL_EXECUTOR執行緒池中。
4. 圖解AsyncTask執行過程
要想知道執行結果是如何被傳遞到執行緒中，我們先搞明白AsyncTask的執行過程。其實讀者從上面的內容中或許能改猜到它的大概執行過程。其實它的執行過程也不復雜我們可以結果下面這張圖進行分析：
我們在使用AsyncTask的時候會先建立物件，然後呼叫execute()方法傳入引數執行任務：
//建立AcyncTask封裝類 TestAsyncTask asyncTask = new TestAsyncTask(); //傳入引數，執行任務 asyncTask.execute(5,6,7); 複製程式碼
我們在通過上面操作執行任務的時候，其實AsyncTask內部做了一下幾個操作：
executeOnExecutor()
結合上面的執行流程圖我們知道，在經過上面7個步驟非同步任務一個一個的線上程池中被完成。既然我們知道了AsyncTask的大致執行過程，那麼它是如何將執行結果返回到主執行緒呢？下面我們將會來分析。
5. 執行結果是如何被傳遞到主執行緒
我們知道 doInBackground() 函式是我們的任務具體執行函式。這個函式是在WorkerRunnable的call()函式中被呼叫，從上面的執行過程介紹中我們知道call()方法是在FutureTask的run方法執行的時候被呼叫的。當call()方法在執行完doInBackground()方法得到結果後，會將該結果傳遞給 postResult() 方法：
private Result postResult(Result result) {
//obtainMessage方法是從Message池中獲取一個Message物件，避免重複建立。
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
//傳送訊息
message.sendToTarget();
return result;
}
複製程式碼
postResult()方法內程式碼也很簡單，首先它會通過Hanlder(注：從文章開始部分我們可以知道，這個Handler的Looper是主執行緒的Looper)在訊息佇列中獲取一個Message物件，然後將結果和定義的標記包裝到Massage中，最後在通過Message物件呼叫sendToTarget()將訊息發出。既然訊息傳送出去了，那麼訊息是在哪裡執行呢？答案是：在 InternalHandler 類中的 handleMessage() 中被執行。why？因為getHandler()獲取的是Hanlder是我們在文章開始介紹的建構函式中被getMainHandler()賦值的 mHandler ,而getMainHandler()中返回的就是InternalHandler。既然我們知道了訊息在哪裡被處理，那麼我們可以看一看它的具體處理邏輯:
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;
}
}
複製程式碼
handleMessage()內部有兩個判斷，如果標識是 MESSAGE_POST_RESULT 則將結果傳遞給 finish() 方法。如果標識是 MESSAGE_POST_PROGRESS 則呼叫 onProgressUpdate() 用於更新進度。下面我們先看finish()方法的原始碼:
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = AsyncTask.Status.FINISHED;
}
複製程式碼
finish()方法會判斷是否取消了該任務，如果使用者呼叫了 cancel() 函式那麼 isCancelled() 返回的就是true，當用戶取消了任務那麼將會回撥onCancelled(result)函式而onPostExecute()則不會呼叫，反之則會呼叫。
6. onProgressUpdate()是什麼時候呼叫
在分析handleMessage()方法的時候我們留了一個小尾巴， MESSAGE_POST_PROGRESS 這個標記訊息在什麼時候發出的？在回答這個問題之前，我們先回憶一下我們在使用 doInBackground() 的時候，是否有在其內部呼叫 publishProgress() 函式來更新進入？回憶到這裡答案就很明顯了:通過Handler發生更新進度訊息的操作是在 publishProgress() 函式中完成的。下面為該函式的原始碼:
@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
//如果任務沒有取消，則發生訊息更新進度
if (!isCancelled()) {
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}
複製程式碼
從上面的原始碼我們可以知道，更新進度的訊息是在子執行緒中傳送的，如果該任務沒有被取消那麼就可以發現訊息。這種通過複用Message物件傳送資訊的方式對效能上有起到優化的作用。讀者可以在文章結尾的參考連結中找到相關的介紹，筆者就不介紹了。