基于Android 10.0的AsyncTask最详细的源码分析

 当我们通过线程去执行耗时的任务，并且子执行完之后更新UI时，通常我们采用Handler进行处理，但是如果有很多个任务同时执行时则会显得代码臃肿。Android为我们提供了AsyncTask，它使得异步任务实现起来更加简单，代码更简洁。

public abstract class AsyncTask {
    ...
}

 AsyncTask是一个抽象的泛型类，它有三个参数Params、Progress、Result。

• Params：为参数类型；
• Progress：后台任务执行进度的类型；
• Result：执行任务返回的结果的类型，如果不需要返回参数，可以将其设置Void类型；

AsyncTask的核心方法

• onPreExecute()：一般在任务前做准备工作，在主线程中执行；
• doInBackground(Params… params)：用来执行耗时操作，在AsyncTask内的线程池中执行，在执行的时候调用publishProgress(Progress… values)方法进行更新任务进度信息；
• onProgressUpdate(Progress… values)：用于更新任务执行的进度，在主线程中执行，将publishProgress(Progress… values)发送的进度信息，在这里进行处理；
• onPostExecute(Result result)：任务执行完毕，返回doInBackground方法得到的结果，一般用来任务执行完成，进行收尾工作，在主线程中执行；

AsyncTask源码分析

 AsyncTask在Android3.0版本之前和3.0及以后版本有着较大的改动，本篇文章主要基于Android10版本进行的分析，Android3.0之前的主要区分点只做简单的归纳。

Android 3.0版本之前的AsyncTask

 首先AsyncTask里面有一个ThreadPollExecutor，它的核心线程数为5个，线程池允许创建的最大线程数为128，线程存活时间为1s，采用容量为10的阻塞队列是LinkedBlockingQueue。Android 3.0版本之前有一个缺点，就是线程池最大的线程数为128，加上阻塞队列的10个任务，所以AsyncTask最多能同时容纳138个任务，当提交第139个任务是就会执行饱和策略。

Android 10.0版本的AsyncTask

 首先我们先从AsyncTask的构造方法入手，代码如下所示：

public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
    mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
        ? getMainHandler()
        : new Handler(callbackLooper);

    mWorker = new WorkerRunnable() {
        public Result call() throws Exception {
            mTaskInvoked.set(true);
            Result result = null;
            try {
                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                //noinspection unchecked
                result = doInBackground(mParams);
                Binder.flushPendingCommands();
            } catch (Throwable tr) {
                mCancelled.set(true);
                throw tr;
            } finally {
                postResult(result);
            }
            return result;
        }
    };

    mFuture = new FutureTask(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);
            }
        }
    };
}

 从上面代码中可以看出，在创建AsyncTask的时候，同时初始化了mHandler、mWorker、mFuture三个成员变量。mHandler我们知道用于线程之间的消息处理，对于Handler原理不熟悉的可以参考《Handler的原理深度解析》，这里如何处理后面在做详细的说明。WorkerRunnable实现了Callable接口，并实现了call方法，在call方法中调用doInBackground(mParams)方法来处理任务并得到结果，最终调用postResult(result)将结果传递出去。FutureTask是一个可管理的异步任务，它实现RunnableFuture接口，而RunnableFuture继承了Runnable, Future两个接口，从FutureTask的构造方法可以看出，它可以封装了Runnable、Callable，并提供给Executor执行。在这里WorkerRunnable作为参数mWorker传递给了FutureTask。稍后将具体介绍用到的地方。

 当执行AsyncTask的时候，需要调用它的execute方法，代码如下：

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

 execute方法又调用了executeOnExecutor方法，代码如下：

public final AsyncTask 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)");
        }
    }
    //设置任务状态
    mStatus = Status.RUNNING;

    onPreExecute();
    //注释1
    mWorker.mParams = params;
    exec.execute(mFuture);

    return this;
}

 这里发现首先判断当前任务的状态，如果是执行中或者执行结束就抛出异常。在这里发现我们熟悉的onPreExecute方法(由于executeOnExecutor方法必须在UI线程中执行，所以onPreExecute方法一定在UI线程中执行)，此时任务还没有开始执行，所以onPreExecute方法可以做一些准备工作，比如更新UI设置loading等。

 上面的代码注释1将AsyncTask的参数传递给WorkerRunnable，接下来调用exec的execute方法，将mFuture(也就是FutureTask)作为参数传进去，这里的exec也就是sDefaultExecutor，它是一个串行的线程池SerialExecutor，其代码如下：

private static class SerialExecutor implements Executor {
        final ArrayDeque mTasks = new ArrayDeque();
        Runnable mActive;

        public synchronized void execute(final Runnable r) {
            //注释2
            mTasks.offer(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        //注释3
                        r.run();
                    } finally {
                        scheduleNext();
                    }
                }
            });
            if (mActive == null) {
                scheduleNext();
            }
        }

        protected synchronized void scheduleNext() {
            if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
            }
        }
    }

 从上面代码注释2，可以发现调用SerialExecutor的execute方法时，会创建一个Runnable添加到mTasks队列末尾，当任务执行完或者没有任务时都会执行scheduleNext()方法，它会从mTasks中取出第一个Runnable任务，并交由THREAD_POOL_EXECUTOR处理。从这里可以看出SerialExecutor是串行执行的。通过下面源码可知，THREAD_POOL_EXECUTOR是一个线程池（对线程池不熟悉可以参考《线程池的原理》）。根据线程池的原理可知，最终会走到执行注释3，执行FutureTask的run方法。

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;

static {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
            new SynchronousQueue(), sThreadFactory);
    threadPoolExecutor.setRejectedExecutionHandler(sRunOnSerialPolicy);
    THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
}

 现在分析FutureTask的run方法，代码如下所示：

public void run() {
    if (state != NEW ||
        !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
        return;
    try {
        //注释4
        Callable c = callable;
        if (c != null && state == NEW) {
            V result;
            boolean ran;
            try {
                //注释5
                result = c.call();
                ran = true;
            } catch (Throwable ex) {
                result = null;
                ran = false;
                setException(ex);
            }
            if (ran)
                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);
    }
}

 从上面注解4可知，获取FutureTask中的callable，从FutureTask构造方法可以，这个callable就是传入的WorkerRunnable，通过注释5发现最终走到WorkerRunnable中的call方法中。前面我们提到call方法最终会调用postResult方法将结果传递出去，postResult方法的代码如下所示：

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

 在postResult方法中会创建Message，通过getHandler()获得Handler，并通过Handler发送消息。此Handler即为AsyncTask构造函数初始化的mHandler，这里面mHandler通过getMainHandler()或者new Handler(callbackLooper)。

1. 我们先看一下new Handler这种情况，通过AsyncTask的另一个构造函数可知，它是交给传入的Handler进行处理，这种情况需要我们自己去实现具体的逻辑。

public AsyncTask(@Nullable Handler handler) {
    this(handler != null ? handler.getLooper() : null);
}

2. 我们主要看一下getMainHandler()这种情况，getMainHandler方法的代码如下所示：

private static Handler getMainHandler() {
    synchronized (AsyncTask.class) {
        if (sHandler == null) {
            sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
        }
        return sHandler;
    }
}

 在getMainHandler方法中创建了InternalHandler，InternalHandler的代码如下：

private static class InternalHandler extends Handler {
    public InternalHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @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;
        }
    }
}

 在接受到postResult方法发送的 MESSAGE_POST_RESULT 消息后会调用AsyncTask的finish方法，代码如下所示：

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

 如果AsyncTask任务被取消了，则执行onCancelled方法，否则调用onPostExecute方法，这样我们才能够得到一部任务执行的结果。

 之前我们讲过在doInBackground方法中，调用publishProgress方法，可以更新任务信息。publishProgress方法的代码如下所示：

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

 发现publishProgress方法也是通过获取Handler，发送MESSAGE_POST_PROGRESS消息。通过上面Handler中源码发现，最终走到AsyncTask的onProgressUpdate方法中，所以onProgressUpdate可以在UI线程更新任务进度。

 通过上面源码分析归纳，AsyncTask其实一种集合线程池+Handler的异步任务处理机制。它能解决多任务重复创建线程代理的损耗，统一管理线程，使我们的代码更加简洁。

注意：不同API版本的源码，可能存在微小的差异，但是整体逻辑都是差不多，本文是基于API 29进行分析的。