我們都知道，Android UI是線程不安全的，如果想要在子線程里進行UI操作，就需要借助Android的異步消息處理機制。之前我也寫過了一篇文章從源碼層面分析了Android的異步消息處理機制。

不過為了更加方便我們在子線程中更新UI元素，Android從1.5版本就引入了一個AsyncTask類，使用它就可以非常靈活方便地從子線程切換到UI線程，我們本篇文章的主角也就正是它了。
AsyncTask很早就出現(xiàn)在Android的API里了，所以我相信大多數(shù)朋友對它的用法都已經非常熟悉。不過今天我還是準備從AsyncTask的基本用法開始講起，然后我們再來一起分析下AsyncTask源碼，看看它是如何實現(xiàn)的，最后我會介紹一些關于AsyncTask你所不知道的秘密。
AsyncTask的基本用法
首先來看一下AsyncTask的基本用法，由于AsyncTask是一個抽象類，所以如果我們想使用它，就必須要創(chuàng)建一個子類去繼承它。在繼承時我們可以為AsyncTask類指定三個泛型參數(shù)，這三個參數(shù)的用途如下：
1. Params
在執(zhí)行AsyncTask時需要傳入的參數(shù)，可用于在后臺任務中使用。
2. Progress
后臺任務執(zhí)行時，如果需要在界面上顯示當前的進度，則使用這里指定的泛型作為進度單位。
3. Result
當任務執(zhí)行完畢后，如果需要對結果進行返回，則使用這里指定的泛型作為返回值類型。
因此，一個最簡單的自定義AsyncTask就可以寫成如下方式：

class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> { 
  …… 
} 

這里我們把AsyncTask的第一個泛型參數(shù)指定為Void，表示在執(zhí)行AsyncTask的時候不需要傳入參數(shù)給后臺任務。第二個泛型參數(shù)指定為Integer，表示使用整型數(shù)據來作為進度顯示單位。第三個泛型參數(shù)指定為Boolean，則表示使用布爾型數(shù)據來反饋執(zhí)行結果。
當然，目前我們自定義的DownloadTask還是一個空任務，并不能進行任何實際的操作，我們還需要去重寫AsyncTask中的幾個方法才能完成對任務的定制。經常需要去重寫的方法有以下四個：
1. onPreExecute()
這個方法會在后臺任務開始執(zhí)行之間調用，用于進行一些界面上的初始化操作，比如顯示一個進度條對話框等。
2. doInBackground(Params...)
這個方法中的所有代碼都會在子線程中運行，我們應該在這里去處理所有的耗時任務。任務一旦完成就可以通過return語句來將任務的執(zhí)行結果進行返回，如果AsyncTask的第三個泛型參數(shù)指定的是Void，就可以不返回任務執(zhí)行結果。注意，在這個方法中是不可以進行UI操作的，如果需要更新UI元素，比如說反饋當前任務的執(zhí)行進度，可以調用publishProgress(Progress...)方法來完成。
3. onProgressUpdate(Progress...)
當在后臺任務中調用了publishProgress(Progress...)方法后，這個方法就很快會被調用，方法中攜帶的參數(shù)就是在后臺任務中傳遞過來的。在這個方法中可以對UI進行操作，利用參數(shù)中的數(shù)值就可以對界面元素進行相應的更新。
4. onPostExecute(Result)
當后臺任務執(zhí)行完畢并通過return語句進行返回時，這個方法就很快會被調用。返回的數(shù)據會作為參數(shù)傳遞到此方法中，可以利用返回的數(shù)據來進行一些UI操作，比如說提醒任務執(zhí)行的結果，以及關閉掉進度條對話框等。
因此，一個比較完整的自定義AsyncTask就可以寫成如下方式：

class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> { 
 
  @Override 
  protected void onPreExecute() { 
    progressDialog.show(); 
  } 
 
  @Override 
  protected Boolean doInBackground(Void... params) { 
    try { 
      while (true) { 
        int downloadPercent = doDownload(); 
        publishProgress(downloadPercent); 
        if (downloadPercent >= 100) { 
          break; 
        } 
      } 
    } catch (Exception e) { 
      return false; 
    } 
    return true; 
  } 
 
  @Override 
  protected void onProgressUpdate(Integer... values) { 
    progressDialog.setMessage("當前下載進度：" + values[0] + "%"); 
  } 
 
  @Override 
  protected void onPostExecute(Boolean result) { 
    progressDialog.dismiss(); 
    if (result) { 
      Toast.makeText(context, "下載成功", Toast.LENGTH_SHORT).show(); 
    } else { 
      Toast.makeText(context, "下載失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show(); 
    } 
  } 
} 

這里我們模擬了一個下載任務，在doInBackground()方法中去執(zhí)行具體的下載邏輯，在onProgressUpdate()方法中顯示當前的下載進度，在onPostExecute()方法中來提示任務的執(zhí)行結果。如果想要啟動這個任務，只需要簡單地調用以下代碼即可：
new DownloadTask().execute(); 
以上就是AsyncTask的基本用法，怎么樣，是不是感覺在子線程和UI線程之間進行切換變得靈活了很多？我們并不需求去考慮什么異步消息處理機制，也不需要專門使用一個Handler來發(fā)送和接收消息，只需要調用一下publishProgress()方法就可以輕松地從子線程切換到UI線程了。
分析AsyncTask的源碼
雖然AsyncTask這么簡單好用，但你知道它是怎樣實現(xiàn)的嗎？那么接下來，我們就來分析一下AsyncTask的源碼，對它的實現(xiàn)原理一探究竟。注意這里我選用的是Android 4.0的源碼，如果你查看的是其它版本的源碼，可能會有一些出入。
從之前DownloadTask的代碼就可以看出，在啟動某一個任務之前，要先new出它的實例，因此，我們就先來看一看AsyncTask構造函數(shù)中的源碼，如下所示：

public AsyncTask() { 
  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { 
    public Result call() throws Exception { 
      mTaskInvoked.set(true); 
      Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); 
      return postResult(doInBackground(mParams)); 
    } 
  }; 
  mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) { 
    @Override 
    protected void done() { 
      try { 
        final Result result = get(); 
        postResultIfNotInvoked(result); 
      } 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); 
      } catch (Throwable t) { 
        throw new RuntimeException("An error occured while executing " 
            + "doInBackground()", t); 
      } 
    } 
  }; 
} 

這段代碼雖然看起來有點長，但實際上并沒有任何具體的邏輯會得到執(zhí)行，只是初始化了兩個變量，mWorker和mFuture，并在初始化mFuture的時候將mWorker作為參數(shù)傳入。mWorker是一個Callable對象，mFuture是一個FutureTask對象，這兩個變量會暫時保存在內存中，稍后才會用到它們。
接著如果想要啟動某一個任務，就需要調用該任務的execute()方法，因此現(xiàn)在我們來看一看execute()方法的源碼，如下所示：

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

簡單的有點過分了，只有一行代碼，僅是調用了executeOnExecutor()方法，那么具體的邏輯就應該寫在這個方法里了，快跟進去瞧一瞧：

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; 
} 

果然，這里的代碼看上去才正常點?？梢钥吹?，在第15行調用了onPreExecute()方法，因此證明了onPreExecute()方法會第一個得到執(zhí)行?？墒墙酉聛淼拇a就看不明白了，怎么沒見到哪里有調用doInBackground()方法呢？別著急，慢慢找總會找到的，我們看到，在第17行調用了Executor的execute()方法，并將前面初始化的mFuture對象傳了進去，那么這個Executor對象又是什么呢？查看上面的execute()方法，原來是傳入了一個sDefaultExecutor變量，接著找一下這個sDefaultExecutor變量是在哪里定義的，源碼如下所示：

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

可以看到，這里先new出了一個SERIAL_EXECUTOR常量，然后將sDefaultExecutor的值賦值為這個常量，也就是說明，剛才在executeOnExecutor()方法中調用的execute()方法，其實也就是調用的SerialExecutor類中的execute()方法。那么我們自然要去看看SerialExecutor的源碼了，如下所示：

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類中也有一個execute()方法，這個方法里的所有邏輯就是在子線程中執(zhí)行的了，注意這個方法有一個Runnable參數(shù)，那么目前這個參數(shù)的值是什么呢？當然就是mFuture對象了，也就是說在第9行我們要調用的是FutureTask類的run()方法，而在這個方法里又會去調用Sync內部類的innerRun()方法，因此我們直接來看innerRun()方法的源碼：

void innerRun() { 
  if (!compareAndSetState(READY, RUNNING)) 
    return; 
  runner = Thread.currentThread(); 
  if (getState() == RUNNING) { // recheck after setting thread 
    V result; 
    try { 
      result = callable.call(); 
    } catch (Throwable ex) { 
      setException(ex); 
      return; 
    } 
    set(result); 
  } else { 
    releaseShared(0); // cancel 
  } 
} 

可以看到，在第8行調用了callable的call()方法，那么這個callable對象是什么呢？其實就是在初始化mFuture對象時傳入的mWorker對象了，此時調用的call()方法，也就是一開始在AsyncTask的構造函數(shù)中指定的，我們把它單獨拿出來看一下，代碼如下所示：

public Result call() throws Exception { 
  mTaskInvoked.set(true); 
  Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); 
  return postResult(doInBackground(mParams)); 
} 

在postResult()方法的參數(shù)里面，我們終于找到了doInBackground()方法的調用處，雖然經過了很多周轉，但目前的代碼仍然是運行在子線程當中的，所以這也就是為什么我們可以在doInBackground()方法中去處理耗時的邏輯。接著將doInBackground()方法返回的結果傳遞給了postResult()方法，這個方法的源碼如下所示：

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

如果你已經熟悉了異步消息處理機制，這段代碼對你來說一定非常簡單吧。這里使用sHandler對象發(fā)出了一條消息，消息中攜帶了MESSAGE_POST_RESULT常量和一個表示任務執(zhí)行結果的AsyncTaskResult對象。這個sHandler對象是InternalHandler類的一個實例，那么稍后這條消息肯定會在InternalHandler的handleMessage()方法中被處理。InternalHandler的源碼如下所示：

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; 
    } 
  } 
} 

這里對消息的類型進行了判斷，如果這是一條MESSAGE_POST_RESULT消息，就會去執(zhí)行finish()方法，如果這是一條MESSAGE_POST_PROGRESS消息，就會去執(zhí)行onProgressUpdate()方法。那么finish()方法的源碼如下所示：

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

可以看到，如果當前任務被取消掉了，就會調用onCancelled()方法，如果沒有被取消，則調用onPostExecute()方法，這樣當前任務的執(zhí)行就全部結束了。
我們注意到，在剛才InternalHandler的handleMessage()方法里，還有一種MESSAGE_POST_PROGRESS的消息類型，這種消息是用于當前進度的，調用的正是onProgressUpdate()方法，那么什么時候才會發(fā)出這樣一條消息呢？相信你已經猜到了，查看publishProgress()方法的源碼，如下所示：

protected final void publishProgress(Progress... values) { 
  if (!isCancelled()) { 
    sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS, 
        new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget(); 
  } 
} 

非常清晰了吧！正因如此，在doInBackground()方法中調用publishProgress()方法才可以從子線程切換到UI線程，從而完成對UI元素的更新操作。其實也沒有什么神秘的，因為說到底，AsyncTask也是使用的異步消息處理機制，只是做了非常好的封裝而已。
讀到這里，相信你對AsyncTask中的每個回調方法的作用、原理、以及何時會被調用都已經搞明白了吧。
關于AsyncTask你所不知道的秘密
不得不說，剛才我們在分析SerialExecutor的時候，其實并沒有分析的很仔細，僅僅只是關注了它會調用mFuture中的run()方法，但是至于什么時候會調用我們并沒有進一步地研究。其實SerialExecutor也是AsyncTask在3.0版本以后做了最主要的修改的地方，它在AsyncTask中是以常量的形式被使用的，因此在整個應用程序中的所有AsyncTask實例都會共用同一個SerialExecutor。下面我們就來對這個類進行更加詳細的分析，為了方便閱讀，我把它的代碼再貼出來一遍：

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); 
    } 
  } 
} 

可以看到，SerialExecutor是使用ArrayDeque這個隊列來管理Runnable對象的，如果我們一次性啟動了很多個任務，首先在第一次運行execute()方法的時候，會調用ArrayDeque的offer()方法將傳入的Runnable對象添加到隊列的尾部，然后判斷mActive對象是不是等于null，第一次運行當然是等于null了，于是會調用scheduleNext()方法。在這個方法中會從隊列的頭部取值，并賦值給mActive對象，然后調用THREAD_POOL_EXECUTOR去執(zhí)行取出的取出的Runnable對象。之后如何又有新的任務被執(zhí)行，同樣還會調用offer()方法將傳入的Runnable添加到隊列的尾部，但是再去給mActive對象做非空檢查的時候就會發(fā)現(xiàn)mActive對象已經不再是null了，于是就不會再調用scheduleNext()方法。
那么后面添加的任務豈不是永遠得不到處理了？當然不是，看一看offer()方法里傳入的Runnable匿名類，這里使用了一個try finally代碼塊，并在finally中調用了scheduleNext()方法，保證無論發(fā)生什么情況，這個方法都會被調用。也就是說，每次當一個任務執(zhí)行完畢后，下一個任務才會得到執(zhí)行，SerialExecutor模仿的是單一線程池的效果，如果我們快速地啟動了很多任務，同一時刻只會有一個線程正在執(zhí)行，其余的均處于等待狀態(tài)。Android照片墻應用實現(xiàn)，再多的圖片也不怕崩潰 這篇文章中例子的運行結果也證實了這個結論。
不過你可能還不知道，在Android 3.0之前是并沒有SerialExecutor這個類的，那個時候是直接在AsyncTask中構建了一個sExecutor常量，并對線程池總大小，同一時刻能夠運行的線程數(shù)做了規(guī)定，代碼如下所示：

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); 
可以看到，這里規(guī)定同一時刻能夠運行的線程數(shù)為5個，線程池總大小為128。也就是說當我們啟動了10個任務時，只有5個任務能夠立刻執(zhí)行，另外的5個任務則需要等待，當有一個任務執(zhí)行完畢后，第6個任務才會啟動，以此類推。而線程池中最大能存放的線程數(shù)是128個，當我們嘗試去添加第129個任務時，程序就會崩潰。
因此在3.0版本中AsyncTask的改動還是挺大的，在3.0之前的AsyncTask可以同時有5個任務在執(zhí)行，而3.0之后的AsyncTask同時只能有1個任務在執(zhí)行。為什么升級之后可以同時執(zhí)行的任務數(shù)反而變少了呢？這是因為更新后的AsyncTask已變得更加靈活，如果不想使用默認的線程池，還可以自由地進行配置。比如使用如下的代碼來啟動任務：

Executor exec = new ThreadPoolExecutor(15, 200, 10, 
    TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); 
new DownloadTask().executeOnExecutor(exec); 

這樣就可以使用我們自定義的一個Executor來執(zhí)行任務，而不是使用SerialExecutor。上述代碼的效果允許在同一時刻有15個任務正在執(zhí)行，并且最多能夠存儲200個任務。
好了，到這里我們就已經把關于AsyncTask的所有重要內容深入淺出地理解了一遍，相信在將來使用它的時候能夠更加得心應手。

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