關於正確使用Android AsyncTask學習整理

weixin_34116110發表於2016-07-18
Android

AsyncTask非同步任務，用於執行耗時任務並在UI執行緒中更新結果。

我們都知道，Android UI執行緒中不能執行耗時的任務，否則就會出現ANR。對於耗時的操作就需要放到子執行緒中操作，操作完成後需要通知UI執行緒進行更新等操作，這就需要Android的非同步訊息機制（建立一個Message物件，使用Handler傳送出去，然後在Handler的handleMessage()方法中獲得剛才傳送的Message物件，然後在這裡進行UI操作）。
不過本文要說的是AsyncTask，其實早在Android 1.5版本就引入這個類，所以我知道大多數人對它的用法都已經非常熟悉了。基本用法在網上搜搜就有很多教程，然而，在使用時，仍需要注意其潛在的問題以及缺陷。

[TOC]

AsyncTask 簡單使用


public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    private static final String TAG = "MainActivity";
    private ProgressDialog mDialog;
    private AsyncTask mAsyncTask;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mDialog = new ProgressDialog(this);
        mDialog.setMax(100);
        mDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
        mDialog.setCancelable(false);
        mAsyncTask = new MyAsyncTask();

        findViewById(R.id.tv).setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View view) {
        mAsyncTask.execute();
    }

    private class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void> {

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            mDialog.show();
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPreExecute ");
        }

        @Override
        protected Void doInBackground(Void... params) {

            // 模擬資料的載入,耗時的任務
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(80);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                publishProgress(i);
            }

            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " doInBackground ");
            return null;
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
            mDialog.setProgress(values[0]);
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onProgressUpdate ");
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Void result) {
            // 進行資料載入完成後的UI操作
            mDialog.dismiss();
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPostExecute ");
        }
    }
}

如以上例項中，當UI執行緒中需求處理耗時的操作時，我們可以放在AsyncTask的doInBackground方法中執行，這個抽象的類，有幾個方法需要我們重新，除了doInBackground，我們可以在onPreExecute中為這個耗時方法進行一些預處理操作，同時我們在onPostExecute中對UI進行更新操作。例項中的publishProgress對應的回撥是onProgressUpdate，這樣可以實時更新UI，提供更好的使用者體驗。

AsyncTask 原理

AsyncTask主要有二個部分：一個是與主線的互動，另一個就是執行緒的管理排程。雖然可能多個AsyncTask的子類的例項，但是AsyncTask的內部Handler和ThreadPoolExecutor都是程式範圍內共享的，其都是static的，也即屬於類的，類的屬性的作用範圍是CLASSPATH，因為一個程式一個VM，所以是AsyncTask控制著程式範圍內所有的子類例項。

  • 與主執行緒互動
    與主執行緒互動是通過Handler來進行的，因為本文主要探討AsyncTask在任務排程方面的，所以對於這部分不做細緻介紹，感興趣的朋友可以繼續去看AsyncTask的原始碼部分。

  • 執行緒任務的排程
    內部會建立一個程式作用域的執行緒池來管理要執行的任務，也就就是說當你呼叫了AsyncTask#execute()後，AsyncTask會把任務交給執行緒池，由執行緒池來管理建立Thread和執行Therad。對於內部的執行緒池不同版本的Android的實現方式是不一樣的：

AsyncTask 發展

接下來我們先簡單的瞭解一下AsyncTask的歷史

  • 首先在android 3.0之前的版本，ThreadPool的限制是5個，執行緒的併發量是128個,阻塞佇列長度10，也就是說超過138個則會丟擲異常。因此我們在使用的時候，一定要主要這部分限制，正確的使用。
  • 到了在Android 3.0之後的，也許是Google也意識到這個問題，對AsyncTask的API做了調整：
    · execute()提交的任務，按先後順序每次只執行一個也就是說它是按提交的次序，每次只啟動一個執行緒執行一個任務，完成之後再執行第二個任務，也就是相當於只有一個後臺執行緒在執行所提交的任務(Executors.newSingleThreadPool())。
    · 新增了介面executeOnExecutor()這個介面允許開發者提供自定義的執行緒池來執行和排程Thread，如果你想讓所有的任務都能併發同時執行，那就建立一個沒有限制的執行緒池(Executors.newCachedThreadPool())，並提供給AsyncTask。這樣這個AsyncTask例項就有了自己的執行緒池而不必使用AsyncTask預設的。
    · 新增了二個預定義的執行緒池SERIAL_EXECUTOR和THREAD_POOL_EXECUTOR。其實THREAD_POOL_EXECUTOR並不是新增的，之前的就有，只不過之前(Android 2.3)它是AsyncTask私有的，未公開而已。THREAD_POOL_EXECUTOR是一個corePoolSize為5的執行緒池，也就是說最多隻有5個執行緒同時執行，超過5個的就要等待。所以如果使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)就跟2.3版本的AsyncTask.execute()效果是一樣的。而SERIAL_EXECUTOR是新增的，它的作用是保證任務執行的順序，也就是它可以保證提交的任務確實是按照先後順序執行的。它的內部有一個佇列用來儲存所提交的任務，保證當前只執行一個，這樣就可以保證任務是完全按照順序執行的，預設的execute()使用的就是這個，也就是executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR)與execute()是一樣的。

AsyncTask 原始碼簡析

  • 這裡我們從AsyncTask的起點開始分析，主要有 execute()、executeOnExecutor()。
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {  
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);  
}  
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;  
    }
  1. 從程式碼中可以看出，execute()其實也是通過執行executeOnExecutor()方法，只是將其中的Executor設定為預設值。
  2. 在executeOnExecutor()中將當前AsyncTask的狀態為RUNNING，上面的switch也可以看出，每個非同步任務在完成前只能執行一次。
  3. 接下來就執行了onPreExecute()，當前依然在UI執行緒，所以我們可以在其中做一些準備工作。
  4. 將我們傳入的引數賦值給了mWorker.mParams
  5. 最後exec.execute(mFuture)
    相信大家對程式碼中出現的mWorker，以及mFuture都會有些困惑。接下來我們來看看mWorker找到這個類：
private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {  
        Params[] mParams;  
}

可以看到是Callable的子類，且包含一個mParams用於儲存我們傳入的引數，下面看初始化mWorker的程式碼：

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

可以看到mWorker在構造方法中完成了初始化，並且因為是一個抽象類，在這裡new了一個實現類，實現了call方法，call方法中設定mTaskInvoked=true，且最終呼叫doInBackground(mParams)方法，並返回Result值作為引數給postResult方法.可以看到我們的doInBackground出現了，下面繼續看：

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

可以看到postResult中出現了我們熟悉的非同步訊息機制，傳遞了一個訊息message, message.what為MESSAGE_POST_RESULT；message.object= new AsyncTaskResult(this,result);

private static class AsyncTaskResult<Data> {  
       final AsyncTask mTask;  
       final Data[] mData;  
  
       AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {  
           mTask = task;  
           mData = data;  
       }  
   }

AsyncTaskResult就是一個簡單的攜帶引數的物件。
看到這，我相信大家肯定會想到，在某處肯定存在一個sHandler，且複寫了其handleMessage方法等待訊息的傳入，以及訊息的處理。

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();  
    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;  
            }  
        }  
}

這裡出現了我們的handleMessage，可以看到，在接收到MESSAGE_POST_RESULT訊息時，執行了result.mTask.finish(result.mData[0]);其實就是我們的AsyncTask.this.finish(result)，於是看finish方法

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

可以看到，如果我們呼叫了cancel()則執行onCancelled回撥；正常執行的情況下呼叫我們的onPostExecute(result);主要這裡的呼叫是在handler的handleMessage中，所以是在UI執行緒中。最後將狀態置為FINISHED。
mWoker看完了，應該到我們的mFuture了，依然實在構造方法中完成mFuture的初始化，將mWorker作為引數，複寫了其done方法。

public AsyncTask() {  
    ...  
        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 occured while executing doInBackground()",  
                            e.getCause());  
                } catch (CancellationException e) {  
                    postResultIfNotInvoked(null);  
                }  
            }  
        };  
}

任務執行結束會呼叫：postResultIfNotInvoked(get());get()表示獲取mWorker的call的返回值，即Result.然後看postResultIfNotInvoked方法

private void postResultIfNotInvoked(Result result) {  
        final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();  
        if (!wasTaskInvoked) {  
            postResult(result);  
        }  
}

如果mTaskInvoked不為true，則執行postResult；但是在mWorker初始化時就已經將mTaskInvoked為true，所以一般這個postResult執行不到。好了，到了這裡，已經介紹完了execute方法中出現了mWorker和mFurture，不過這裡一直是初始化這兩個物件的程式碼，並沒有真正的執行。下面我們看真正呼叫執行的地方。execute方法中的：還記得上面的execute中的：exec.execute(mFuture)
exec為executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)中的sDefaultExecutor
下面看這個sDefaultExecutor

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;  
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();  
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sDefaultExecutor其實為SerialExecutor的一個例項，其內部維持一個任務佇列；直接看其execute（Runnable runnable）方法，將runnable放入mTasks隊尾；再判斷當前mActive是否為空，為空則呼叫scheduleNext。方法scheduleNext，則直接取出任務佇列中的隊首任務，如果不為null則傳入THREAD_POOL_EXECUTOR進行執行。下面看THREAD_POOL_EXECUTOR為何方神聖：

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR  
          =new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,  
                    TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

可以看到就是一個自己設定引數的執行緒池，引數為：

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;  
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;  
private static final int KEEP_ALIVE = 1;  
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {  
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);  
public Thread newThread(Runnable r) {  
     return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());  
    }  
 };  
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =  
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);

看到這裡，大家可能會認為，背後原來有一個執行緒池，且最大支援128的執行緒併發，加上長度為10的阻塞佇列，可能會覺得就是在快速呼叫138個以內的AsyncTask子類的execute方法不會出現問題，而大於138則會丟擲異常。其實不是這樣的，我們再仔細看一下程式碼，回顧一下sDefaultExecutor，真正在execute()中呼叫的為sDefaultExecutor.execute：

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，如果此時有10個任務同時呼叫execute（s synchronized）方法，第一個任務入隊，然後在mActive = mTasks.poll()) != null被取出，並且賦值給mActivte，然後交給執行緒池去執行。然後第二個任務入隊，但是此時mActive並不為null，並不會執行scheduleNext();所以如果第一個任務比較慢，10個任務都會進入佇列等待；真正執行下一個任務的時機是，執行緒池執行完成第一個任務以後，呼叫Runnable中的finally程式碼塊中的scheduleNext，所以雖然內部有一個執行緒池，其實呼叫的過程還是線性的。一個接著一個的執行，相當於單執行緒。

總結：

AsyncTask在併發執行多個任務時發生異常。其實還是存在的，在3.0以前的系統中還是會以支援多執行緒併發的方式執行，支援併發數也是我們上面所計算的128，阻塞佇列可以存放10個；也就是同時執行138個任務是沒有問題的；而超過138會馬上出現java.util.concurrent.RejectedExecutionException；而在在3.0以上包括3.0的系統中會為單執行緒執行（即我們上面程式碼的分析）；

相關文章