Android源码解析-掌握AsyncTask工作原理 串行执行原因和内存泄漏的处理
什么是AsyncTask
它本质上是一个封装了线程池和Handler的异步框架；它内部使用一个线程池，串行执行每一个线程，线程生命周期不用开发者管理，用来执行异步任务，通过Handler来进行回调更新UI
这一套业务也可以使用Thread来做，但是使用Thread有些麻烦，每次使用都要自己new一个线程，要自己管理其生命周期，而且android还不允许在非主线程的线程更新UI，这样的话thread运行得到的结果如果需要更新UI可能还需要发一个handler通知主线程更新界面，代码写起来比较凌乱不如asynctask一目了然好维护。
AsyncTask的源码
public abstract class AsyncTask {
private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
//获取CPU数量
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//确定线程池核心线程数量
private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
//确定线程池线程最大数量
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
private static final int KEEP_ALIVE = 1;
//线程工厂，下面实例化线程池要使用
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
//提供原子操作的Integer类，确保getAndIncrement()线程安全
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
//重写该方法，确定新增加的线程的线程名，就是增加一个标识，表明这个线程是AsyncTask的
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
}
};
/**
* BlockingQueue 是Concurrent包中的一种阻塞队列
* 当BlockingQueue为空， 从队列取数据时会让线程等待状态，直到能取出非空的数据，线程会被唤醒。
* 当BlockingQueue是满的，存数据到队列时线程也会进入等待状态，直到有空间，线程才会被唤醒。
* 在这里是存放待执行的Runnable，容量为128
*/
private static final BlockingQueue sPoolWorkQueue =
new LinkedBlockingQueue(128);
/**
* An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
* 根据上面的参数实例化线程池
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
/**
* An {@link Executor} that executes tasks one at a time in serial
* order. This serialization is global to a particular process.
* AsyncTask内部实现的线程池，串行执行线程
*/
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
/**
* Handler消息的what
*/
private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;
//用原子符修饰sDefaultExecutor，并且将SERIAL_EXECUTOR赋值给sDefaultExecutor
//AsyncTask内部使用它进行执行任务
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
//主线程的Handler
private static InternalHandler sHandler;
/**
* AstncTask内部类，实现了Callable接口
* 内部实例了一个保存参数的mParams数组
* Callable接口内部有一个call方法，方法里是开发者具体逻辑实现，与Runnable接口类似，
* 只不过Runnable里的run方法没有返回值，而call方法有返回值
*/
private final WorkerRunnable mWorker;
/**
* FutureTask类实现了Runnable接口和Future接口，且内部维护了一个Callable对象，
* FutureTask的构造函数中需要传入一个Callable对象以对其进行实例化
* Executor的execute方法接收一个Runnable对象，由于FutureTask实现了Runnable接口，
* 所以可以把一个FutureTask对象传递给Executor的execute方法去执行。
* 当任务执行完毕的时候会执行FutureTask的done方法，我们可以在这个方法中写一些逻辑处理。
* 在任务执行的过程中，我们也可以随时调用FutureTask的cancel方法取消执行任务，任务取消后也会执行FutureTask的done方法。
* 我们也可以通过FutureTask的get方法阻塞式地等待任务的返回值（即Callable的call方法的返回值），
* 如果任务执行完了就立即返回执行的结果，否则就阻塞式等待call方法的完成。
*/
private final FutureTask mFuture;
//标识当前正在执行的线程的状态
private volatile Status mStatus = Status.PENDING;
/**
* 提供原子操作的Boolean类型，保证线程安全
* mCancelled表示任务是否被取消
* mTaskInvoked是否开始执行了
*/
private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean();
private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean();
/**
* 自定义一个线程池，串行执行任务
* 串行执行逻辑就是：
* 首先通过execute(Params... params)方法执行到这个类的execute；
* 然后将mFuture封装成一个Runnable（里面的run方法的逻辑就是先执行mFuture的run方法，
* 执行结束后就通过scheduleNext()方法取出下一个任务执行，循环往复）添加到队列里；
* 但是一开始mActive肯定为null，所以就通过scheduleNext()方法取出上一步添加的任务去执行；
* 以后就循环执行run方法里的逻辑
*/
private static class SerialExecutor implements Executor {
/**
* ArrayDeque是一个双向队列，能够同时在两端进行插入删除操作，
* 不过它的内部没有做同步操作，虽然效率上要高于linkedList, vector等，但是存在并发问题
* 需要开发者自己做维护，这里SerialExecutor就是串行执行，所以没有并发问题
* 在这里存放Runnable，队列容量没有限制
*/
final ArrayDeque mTasks = new ArrayDeque();
//当前正在执行的任务
Runnable mActive;
//实现Executor的execute方法，用于串行执行任务
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//通过队列的offer方法将封装后的r添加到队列的最后
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
r.run();
} finally {
//r执行结束后执行下一个任务
scheduleNext();
}
}
});
//当前没有执行任务，就执行这个方法去取任务执行
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
//返回并删除队列的头部第一个元素,然后把线程交给线程池执行
protected synchronized void scheduleNext() {
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
/**
* Indicates the current status of the task. Each status will be set only once
* during the lifetime of a task.
*/
public enum Status {
/**
* Indicates that the task has not been executed yet.
* 表示任务还没有开始执行
*/
PENDING,
/**
* Indicates that the task is running.
* 表示任务正在执行
*/
RUNNING,
/**
* Indicates that {@link AsyncTask#onPostExecute} has finished.
* 表示任务执行结束
*/
FINISHED,
}
//获取Handler
private static Handler getHandler() {
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler();
}
return sHandler;
}
}
/** @hide */
public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {
sDefaultExecutor = exec;
}
/**
* Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
*/
public AsyncTask() {
//实例化mWorker对象，
mWorker = new WorkerRunnable() {
//实现call方法，执行任务
public Result call() throws Exception {
//将mTaskInvoked设置为true，表明任务开始执行
mTaskInvoked.set(true);
//将该线程设置为后台线程
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//这个方法就是我们具体逻辑的实现，然后获取返回结果
Result result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
//将返回结果传递给postResult
return postResult(result);
}
};
//当mFuture被sDefaultExecutor执行的时候，FutureTask内部run方法中的callable对象会调用call方法，
// 就会走到上面的mWorker对象的call方法，方法走完，FutureTask内部run方法中会调用set(result)方法或者setException(ex)方法
// 这两个方法里都会回调done()方法。
mFuture = new FutureTask(mWorker) {
//任务执行结束或者被取消都会调用done方法
@Override
protected void done() {
try {
//任务正常执行完成
postResultIfNotInvoked(get());
} catch (InterruptedException e) {
//任务出现异常
android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
} catch (ExecutionException e) {
//任务执行出现异常
throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
//任务取消
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}
private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
if (!wasTaskInvoked) {
//call方法没有被调用执行这个
postResult(result);
}
}
/**
* AsyncTaskResult是一个内部类，里面包含执行任务的AsyncTask对象和返回的数据
* 将结果封装到AsyncTaskResultHandler中发送出去
* @param result
* @return
*/
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
/**
* Returns the current status of this task.
*
* @return The current status.
*/
public final Status getStatus() {
return mStatus;
}
@WorkerThread
protected abstract Result doInBackground(Params... params);
@MainThread
protected void onPreExecute() {
}
@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
@MainThread
protected void onPostExecute(Result result) {
}
@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
@MainThread
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
}
@SuppressWarnings({"UnusedParameters"})
@MainThread
protected void onCancelled(Result result) {
onCancelled();
}
@MainThread
protected void onCancelled() {
}
public final boolean isCancelled() {
return mCancelled.get();
}
public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
mCancelled.set(true);
return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
}
public final Result get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,
ExecutionException, TimeoutException {
return mFuture.get(timeout, unit);
}
@MainThread
public final AsyncTask execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
@MainThread
public final AsyncTask executeOnExecutor(Executor exec,
Params... params) {
if (mStatus != Status.PENDING) {
switch (mStatus) {
case RUNNING:
//如果这个AsyncTask已经执行了还执行这个方法就抛出异常
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case FINISHED:
//如果这个AsyncTask已经执行结束了还执行这个方法就抛出异常
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}
}
//将该任务标识为正在执行
mStatus = Status.RUNNING;
//回调该方法，开发者可在这个方法里做一些准备工作
onPreExecute();
//将开发者传入的参数赋值给mWorker对象的内部变量
mWorker.mParams = params;
//让sDefaultExecutor执行mFuture，其实就是SerialExecutor这个类去执行execute(final Runnable r)方法，
//因为mFuture实现了Runnable接口，所以线程池可以执行这个对象
exec.execute(mFuture);
return this;
}
@MainThread
public static void execute(Runnable runnable) {
sDefaultExecutor.execute(runnable);
}
@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult AsyncTask为什么是串行执行任务，其中的原理在上面的注释中已经解释了
而有的文章说它是并行执行任务是为什么呢？你们可以看到上面有一个方法
/** @hide */
public static void setDefaultExecutor(Executor exec) {
sDefaultExecutor = exec;
}
这个方法我们肯定是没有调用过的，那是谁调用的呢？其实是应用刚启动的时候在ActivityThread的handleBindApplication方法调用的（原文出处），里面有这样一句
// 如果sdk版本在Android3.1.x(API12)或更早版本，需要设置Asynctask中使用的线程池，这样任务是并行执行，在高版本是串行执行
if (data.appInfo.targetSdkVersion <= android.os.Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB_MR1) {
AsyncTask.setDefaultExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
}
显然这个THREAD_POOL_EXECUTOR是这样的
/**
* An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
* 根据上面的参数实例化线程池
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
所以AsyncTask在API12及以前是串行执行任务的
总结机制原理
- 获取cpu数量，核心线程数量，线程池最大线程数量，实例化了一个线程工厂(标识新线程的名称)，一个存放线程池的阻塞队列，最后构建一个线程池，这些东西都是静态的，不会每次new Asynctask都会实例化
- AsyncTask内部自己实现了一个线程池SerialExecutor类，从这个名字也可以看出来，这是一个串行执行器，平时看到很多分析博客还在说AsyncTask可以同时运行多个线程，其实这是不对的，只有老早的版本才会这样。至于串行的实现原理，上面注释已经很清楚了。之后把这个类的引用赋值给sDefaultExecutor
- 接下来就是AsyncTask构造方法了，做了两件事，第一件就是实例化了一个WorkerRunnable对象，它是内部类，实现了Callable接口，并且定义了一个存放开发者传入的参数的数组，重写了call方法，这里就是耗时操作的执行地，并且将执行结果返回，最终会回调到onPostExecute(Result result)；第二件事就是实例化一个FutureTask对象，重写done方法，当任务执行结束或者出现异常会回调这个方法。
- 最后就是两个最重要的方法了，开发者new了一个AsyncTask对象后调用它的execute(Params… params)方法，这里走到了executeOnExecutor(Executor exec,Params… params)方法，第一个参数是sDefaultExecutor，也就是SerialExecutor对象，第二个参数是开发者传入的参数。异步任务运行逻辑将FutureTask丢到SerialExecutor的类的execute方法中，这个方法将FutureTask又封装成了一个Runnable，这个Runnable的run方法逻辑就是执行FutureTask的run方法（这里面会回调WorkerRunnable的call方法，这里面会回调doInBackground；执行完毕后调用FutureTask的done方法），执行结束后调用scheduleNext()方法循环往复。
AsyncTask注意事项
- 内存泄漏
其实这个问题跟Handler内存泄漏原因是一样的，都是非静态内部类持有外部类activity的引用
具体原因和解决办法可以去这篇博客查看
Android之Handler源码分析/Looper，Message，Messagequeue三者关系/Handler引起的内存泄漏 - 生命周期
AsyncTask的生命周期并不是跟随Activity的生命周期，当Activity销毁的时候，需要处理AsyncTask，以防内部的子线程造成内存泄漏，所以需要及时调用AsyncTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)取消异步任务 - 结果丢失
当应用发生内存重启的时候，之前的AsyncTask会持有之前的activity的引用，这时候再调用Activity就会异常，这时候需要进行判断Activity是否位null - 串行 并行
在Android1.6之前的版本是串行的，在1.6-2.3改成了并行，在2.3以后为了系统稳定又改成了串行，但是也提供了一个方法execute(Runnable runnable)达到并行的需求