android异步消息机制从源码层面解析（2）

AsyncTask

什么是AsyncTask

AsyncTask是一个轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和结果传递给主线程并在主线程中更新UI。

AsyncTask这个类的声明如下


public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

它提供了Params, Progress和 Result三个泛型参数，在下面会仔细分析这三个泛型参数的具体含义。

AsyncTask提供了四个核心方法

onPreExecute()

此方法在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，一般用于一些准备工作，例如下载进度条的初始化。

doInBackground(Params… params)

此方法在子线程中执行，用于执行异步任务，注意这里的params就是AsyncTask的第一个参数类型。在此方法中可以通过调用publicProgress方法来更新任务进度，publicProgress会调用onProgressUpdate方法。

onProgressUpdate(Progress… values)

此方法在主线程中执行，values的类型就是AsyncTask传入的第二个参数类型，当后台任务的执行进度发生变化时此方法执行。

onPostExecute(Result result)

此方法在主线程中执行，在doInBackground方法执行完成以后此方法会被调用，其中result的类型就是AsyncTask传入的第三个参数类型，它的值就是doInBackground方法的返回值。

接着还是看一下AsyncTask最常见的用法，该事例就是下载一张图片到手机内存的cache目录下，下载开始时会弹出进度框，在下载过程中显示下载的进度，下载完成后关闭进度框，如成功则出现下载成功的Toast，失败则弹出失败的Toast。


class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void,Integer,Boolean> {
 @Override
 protected void onPreExecute() {
 progressDialog = new ProgressDialog(MainActivity.this);
 progressDialog.setTitle("下载进度");
 progressDialog.setMax(100);
 progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
 progressDialog.setCancelable(true);
 progressDialog.show();
 }

  @Override
protected Boolean doInBackground(Void... params) {
 HttpURLConnection conn = null;
 try {
  conn = (HttpURLConnection) params[0].openConnection();
  conn.setRequestMethod("GET");
  conn.setConnectTimeout(5000);
  conn.setReadTimeout(5000);
  final int contentLength;
  if (conn.getResponseCode() == 200) {
  contentLength = conn.getContentLength();
  File file = new File(getCacheDir(),"hh.jpg");
  InputStream is= null;
  FileOutputStream fos= new FileOutputStream(file);
  is = conn.getInputStream();
  int len = 0;
  long totalSize = 0;
  byte[] bytes = new byte[102];
  while ((len = is.read(bytes))!=-1) {
   fos.write(bytes,0,len);
   totalSize += len*100;
   int progress = (int) (totalSize/contentLength);
   publishProgress(progress);
  }
 }

 } catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
 }
  return true;
}

  @Override
 protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
  progressDialog.setProgress(values[0]);

  }

  @Override
 protected void onPostExecute(Boolean aBoolean) {
  progressDialog.dismiss();
  if (result) {
  Toast.makeText(context, "下载成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
  } else {
  Toast.makeText(context, "下载失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
   }
  }
 }

这个类主要用于模拟文件的下载过程，它输入参数为图片url地址，后台的进程参数为Integer类型，后台任务的返回结果为bollean类型。当要执行上述下载任务时，可以通过如下方式来完成：


//在主线程中调用，执行后就会执行doInBackground等方法
URL url = new URL("http://192.168.43.21:8080/ditu.jpg");
   new MyAsyncTask().execute(url);

源码分析

首先我们从AsyncTask的构造方法着手。


 /**
  * Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
  */
 public AsyncTask() {
  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
   public Result call() throws Exception {
    mTaskInvoked.set(true);

    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
    //noinspection unchecked
    Result result = doInBackground(mParams);
    Binder.flushPendingCommands();
    return postResult(result);
   }
  };

  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);
    }
   }
  };
 }

1.如注释所说，这个构造方法必须在UI线程中调用。
2.构造函数主要是创建了两个实例。一个是WorkerRunnable，它是一个Callback对象。另一个是FutureTask，它的参数就是前面创建的WorkerRunnable对象。

接下来我们再看AsyncTask的execute()方法，这个方法是整个异步任务的入口。


@MainThread
 public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
  return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
 }
  @MainThread
 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()调用
  onPreExecute();
  //这里的参数由AsyncTask构造函数传进来的第一个参数，传入到doInBackground(mParams)中
  mWorker.mParams = params;
  //*******************
  exec.execute(mFuture);

  return this;
 }

我们看到了onPreExecute()被调用了，证明它确实是在执行后台任务之前调用了，且是在主线程调用。此时我们执行了实例代码中的进度条显示框的显示操作，此时的界面如下

，在此方法中还进行了一个操作exec.execute(mFuture)，首先我们得知道exec到底是什么？在下面源码中我们就能得到答案。


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

根据如上代码以及executeOnExecutor传进来的参数，我们看到这里的exec其实就是SerialExecutor，那我们就来看看SerialExecutor的execute方法


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

我们看到在子线程里执行了r.run(),根据execute()方法传入的参数可知这里的r就是最开始在构造方法中创建的FutureTask，当然接下来就该看看FutureTask的run()方法了


public void run() {
  if (state != NEW ||
   !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
   return;
  try {
   Callable<V> c = callable;
   if (c != null && state == NEW) {
    V result;
    boolean ran;
    try {
    //****************************
     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);
  }
 }

这里有一个result = c.call()方法，而这里的c就是Callable c = callable;里传进来的callable，而callable就是我们最开始在AsyncTask构造方法里传进来的WorkerRunnable，所以接着就该看看WorkerRunnable的call()方法，这个call()方法主要是调用了doInBackground(mParams)和postResult(result)方法


mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
 public Result call() throws Exception {
  mTaskInvoked.set(true);
       Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
    //noinspection unchecked
  //*********************************
  Result result = doInBackground(mParams);
  Binder.flushPendingCommands();
  return postResult(result);
 }

1.在这里我们看到doInBackground(mParams)方法的调用，并且此时仍然是在子线程中，所以在这里可以执行耗时操作。在上面的案例中doInBackground方法里的代码将会执行，当执行到publishProgress()方法时，会不断将进度信息传递给onProgressUpdate()方法（后面的分析中会解释为什么publishProgress()的执行能导致onProgressUpdate()方法的调用），让此方法执行更新UI.执行到这里时，案例中的下载界面如下，此时进度正好走到50%：

2.方法的最后执行了postResult(result)方法，这里面的result参数就是我们doInBackground(mParams)的返回值，这个方法的主要作用就是创建一个InternalHandler实例并发送what=MESSAGE_POST_RESULT的消息，我们接着看这个方法的源码


private Result postResult(Result result) {
  @SuppressWarnings("unchecked")
  Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
    new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
  message.sendToTarget();
  return result;
 }
 //message方法的sendToTarget()，最终还是handler发送信息个消息队列
 public void sendToTarget() {
  target.sendMessage(this);
 }

熟悉handler的朋友知道，target.sendMessage(this)方法就是将消息发送给了消息队列，而这个携带的消息就是message本身，message当中携带有MESSAGE_POST_RESULT和new AsyncTaskResult(this, result))对象，而这个对象由getHandler发送，最后也会由它来handleMessage()（对这个消息进行处理），所以我们必须找到这个handler


private static Handler getHandler() {
  synchronized (AsyncTask.class) {
   if (sHandler == null) {
   //在这里创建了名为sHandler的InternalHandler实例
    sHandler = new InternalHandler();
   }
   return sHandler;
  }
 }

根据上面getHandler()方法可知这个handler对象就是InternalHandler，那接下来的任务就是分析InternalHandler的handlerMessage()方法，这个方法的作用就是根据postResult(Result result)方法中的sHandler发送的不同消息进行判断来执行不同的逻辑。


@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;
   }
}
//result.mTask.finish(result.mData[0])方法如下
 private void finish(Result result) {
  if (isCancelled()) {
   onCancelled(result);
  } else {
   onPostExecute(result);
  }
  mStatus = Status.FINISHED;
 }
//result.mTask.onProgressUpdate(result.mData)
 @MainThread
 protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
 }

由上面源码可知，它根据msg携带的不同what信息进行不同的消息处理，当what = MESSAGE_POST_RESULT时，最终会执行onCancelled(result)或者onPostExecute(result)，这两个方法执行时全部都是在主线程，而MESSAGE_POST_RESULT就是刚刚获取信息时传入的。执行在这里时我们下载事例的代码就走到了onPostExecute(result)，我们进行了进度框的隐藏操作，执行的界面如下：

但是MESSAGE_POST_PROGRESS参数又是哪里传来的，没错，就是publishProgress(Progress… values)


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

这里传入MESSAGE_POST_PROGRESS，并且此方法在WorkerThread中调用。这样onProgressUpdate(Progress… values)方法就能顺利执行。整个流程结束

总结

1.AsyncTask的对象只能在主线程中创建
2.execute()方法只能在UI线程执行
3.不要在程序中直接调用onPreExecute,onPostExecute,doInBackground,onProgressUpdate方法
4.一个AsyncTask对象只能执行一次execute方法，否者会报运行时错误，在执行execute方法时，会调用到如下代码证明这个结论


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)");
   }
  }

5.在Android1.6之前，AsyncTask是串行执行任务，在1.6以后，改为在线程池里并行处理任务，在3.0以后，又改为在线程池里串行执行任务。

在AsyncTask中有两个线程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一个handler(InternalHandler).
其中SerialExecutor用于任务的排队。在上面代码中，我们已经看到，在AsyncTask.execute的执行过程中我们会调用它的execute方法


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);
   }
  }
 }

我们看到首先会将FutureTask对象插入到队列mTask中，如果这个时候没有正在执行的AsyncTask活动，就会调用scheduleNext();执行下一个任务，当一个任务执行完成后又会执行下一个，从这可以看出AsyncTask默认是串行执行的

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