AsyncTask 简介
在 Android 中执行耗时任务时，我们一般不直接自己 new 一个 Thread,而且在 Android Studio 中也会给出提示，不建议使用传统的 Thread，那么有哪些方式呢？
HandlerThread 是一个 Thread，内部使用 Handler,它与普通 Thread 的区别是通过 handler 向消息队列中添加消息，优势是可以利用 Message 做相关控制，而且 HandlerThread 不调用 quit()，线程一直存在
IntentService 是对 HandlerThread 的一个应用，同时也是 Service，优先级更高，在后台执行时，不容易被杀死，执行完毕自动退出
AsyncTask 是一种轻量级的异步任务，底层执行利用线程池，同时也利用 Handler 在执行任务时可以在 UI 线程更新进度，执行结束后，也可以在 UI 线程更新结果，对于特别耗时的任务，不建议使用
线程池 特别耗时任务时建议使用线程，多线程执行效率更高，充分利用 CPU
HandlerThread、IntentService、AsyncTask 中都用到了 Handler。如果对消息机制还不是很熟悉的话，可以看看我之前写的两篇关于 Handler 的文章
对于 HandlerThread 和 IntentService 的使用及源码分析，可以看看之前的文章
异步线程之 HandlerThread 和 IntentService
不同的线程有不同的特点及使用场景，那么 AsyncTask 的使用场景是怎么样的？怎么评估呢？主要是从两点出发，一个是在后台执行过程中，需要有进度显示，类似于下载进度条，执行后更新结果；另一个是轻量级，特别耗时的任务不太适合，任务特别耗时，建议使用线程池。
下面就来看看 AsyncTask 的使用以及 AsyncTask 的主要源码
AsyncTask 使用
这里使用 AsyncTask 完成一个下载的示例，后台下载，显示进度。
AsyncTask 是一个抽象的泛型类，具有 3 个泛型参数，Params, Progress, Result，其中 Params 表示参数类型，执行时，传递给 doInBackground() 方法，Progress 表示后台任务执行进度的类型，Result 表示后台任务执行完是返回的结果类型，当然未执行完时也会返回该类型的结果，但不一定是最终我们期望的结果。如果不需要参数时，可以使用 Void 类型代替。
(1) 继承 AsyncTask，重写 onPreExecute()、onPostExecute(String s)、onProgressUpdate(Float… values)、doInBackground(String… strings) 四个方法。
这里没有将 MyAsyncTask 写在 MainActivity 中，而是单拿出来，所以需要有回调接口 TaskCallBack，进行进度更新和结果返回。
public class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Float, String> {
private static final int COUNT = 1000;
private TaskCallBack mCallBack;
public static MyAsyncTask newTask() {
return new MyAsyncTask();
}
private MyAsyncTask() {
super();
}
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
mCallBack.onPrepare();
}
@Override
protected void onPostExecute(String s) {
super.onPostExecute(s);
mCallBack.onFinished(s);
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Float... values) {
super.onProgressUpdate(values);
mCallBack.onUpdate(values);
}
@Override
protected void onCancelled(String s) {
super.onCancelled(s);
mCallBack.onCancelled(s);
}
@Override
protected String doInBackground(String... strings) {
int i = 1;
while (i < COUNT) {
publishProgress(i * 1.0f / COUNT);
// 每完成 10%，睡眠 2 秒
if (i % 100 == 0) {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return "未下载完成 - interrupt - " + i * 1.0f / COUNT;
}
}
i++;
if (isCancelled()) {
return "未下载完成 - " + i * 1.0f / COUNT;
}
}
return "下载完成";
}
public void setCallBack(TaskCallBack callBack) {
mCallBack = callBack;
}
public interface TaskCallBack {
void onPrepare();
void onUpdate(Float[] values);
void onCancelled(String s);
void onFinished(String s);
}
}
(2)设置显示进度对话框
private void initDialog() {
mDownLoadDialog = new DownLoadDialog(this);
mDownLoadDialog.setCancelable(false);
mDownLoadDialog.updateProgress(0);
mDownLoadDialog.setOnDismissListener(new DialogInterface.OnDismissListener() {
@Override
public void onDismiss(DialogInterface dialog) {
mAsyncTask.cancel(true);
}
});
}
(3)创建 AsyncTask，设置监听回调
/**
* 主线程中开启 AsyncTask
*/
private void startNewTask() {
mAsyncTask = MyAsyncTask.newTask();
mAsyncTask.setCallBack(new MyAsyncTask.TaskCallBack(){
@Override
public void onPrepare() {
mDownLoadDialog.show();
}
@Override
public void onUpdate(Float[] values) {
mDownLoadDialog.updateProgress(values[0]);
}
@Override
public void onCancelled(String s) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "已经取消下载 - " + s, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
@Override
public void onFinished(String s) {
if (mDownLoadDialog.isShowing()) {
mDownLoadDialog.dismiss();
}
Toast.makeText(MainActivity.this, "下载完成 - " + s, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
});
mAsyncTask.execute("开始下载");
}
(4)设置点击事件，开启任务
findViewById(R.id.start_btn).setOnClickListener(new View.OnClickListener(){
@Override
public void onClick(View view) {
initDialog();
startNewTask();
}
})
以上就是模拟下载进度的一个小例子，中间执行过程中，每完成 10%，睡眠 2 秒钟，模拟停顿一下。onPreExecute()、onPostExecute(String s)、onProgressUpdate(Float… values) 这 3 个方法是在主线程中执行的，其中 onPreExecute()在子线程开启前已经执行，没有用到 Handler，onProgressUpdate 和 onPostExecute 方法是通过 Handler 切换到主线程中的，所以更新 UI 也不会出现问题，doInBackground(String… strings) 执行耗时任务，在子线程中执行。
有一点需要注意： 例子中的 doInBackground 方法每完成 10%，睡眠 2 秒钟，这过程中如果取消任务，会大概率抛出一个 InterruptedException，为什么是大概率呢？如果在睡眠时，被打断，就会抛出 InterruptedException，此时如果不返回，线程会继续执行；如果不是在睡眠过程中被打断，那么就不会抛出 InterruptedException，但是通过 isCancelled() 判断，线程处于 interrupt 状态，执行返回操作，如果不做返回操作，会继续执行，这里涉及线程的中断的知识，不做详细讲解。大概率抛出 InterruptedException 异常，因为在 while循环中，其他操作耗时相对于睡眠的 2 秒钟来说，基本可以忽略，所以取消任务是，几乎都会中断睡眠，抛出 InterruptedException 异常。
AsyncTask 源码分析
在 AsyncTask 的注释中，提到使用 AsyncTask 的使用注意事项：
(1)AsyncTask 类需要 UI 线程中加载，在 Android 4.1 以上版本，这个加载过程已经由系统来完成了，在 ActivityThread 中使用到了 AsyncTask，自然也就完成了加载过程。
(2)AsyncTask 实例需要 UI 线程中创建
(3)execute 方法必须在 UI 线程中被调用
(4)不要直接调用 AsyncTask 的四个复写方法：onPreExecute、onPostExecute、onProgressUpdate、doInBackground
(5)一个 AsyncTask 实例，只能调用一次，重复调用会报错，也就是说，如果想再次调用 AsyncTask，需要重新创建实例。
我们根据这几个问题来进行源码分析。首先来看 AsyncTask 的执行过程，从 execute(Params… params) 方法开始。
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params){
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
接着调用 executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)，sDefaultExecutor 是 AsyncTask 默认的线程执行器，一个进程中都会使用这个执行器。
@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();
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);
return this;
}
表明 AsyncTask 运行状态用一个 Status 的枚举来表示，有三种状态 PENDING –> RUNNING –> FINISHED。当创建 AsyncTask 后，表示运行状态的变量 mStatus 初始化为 Status.PENDING，执行开始后为 RUNNING，执行结束后更改为 FINISHED，中间过程不能修改为之前的状态。
一旦调用过 execute() 方法一次，状态就会变成 RUNNING 或者 FINISHED，所以第二次调用后，就会抛出异常，也就上面的两种异常，这也验证了上述使用注意事项 (5),execute 方法只能调用一次。
线程开始执行前 onPreExecute() 被调用，onPreExecute() 是用来在子线程执行前可以做一些 UI 提示，如显示进度提示框，所以 onPreExecute() 应该在主线程中被调用，也就是说 execute() 要在主线程中执行，这也验证了注意事项: (3) execute 方法必须在 UI 线程中被调用, 这里留一个疑问，一定是必须要在 UI 线程么，如果不在主线程，会出现什么情况，有没有什么方式可以解决？后面会对这个问题验证。
接着是开始执行子线程任务，这里有两个变量，mWorker 和 mFuture，其中 mWorker 是对 Callable 的一个封装，主要是为了添加参数 mParams，能够在线程执行时将参数传递进去，也就是 Params 类型的参数，传递到 doInBackground(Params… params) 方法中。
mWorker 和 mFuture 是在 AsyncTask 构建时创建的，下面看一下线程执行时通过这两个完成了哪些任务。
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
// Handler 创建
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
// mWorker 创建
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
public Result call() throws Exception {
// 表示 call() 方法已经被调用
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null;
try {
// 设置线程优先级，设置为后台线程 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
// 后台执行方法 doInBackground
result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
} catch (Throwable tr) {
mCancelled.set(true);
throw tr;
} finally {
// 返回结果给 UI 线程
postResult(result);
}
return result;
}
};
// mFuture 创建
mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
@Override
protected void done() {
try {
// 如果 mWorker 的 call() 方法未执行，会走这里
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);
}
}
};
}
mWorker 的 call 方法是线程中执行的具体内容，在执行开始时，会通过 mTaskInvoked.set(true);来表示 call 方法已经被调用，指定的具体内容是我们自己重写的 doInBackground(mParams); 方法，无论是否被取消，最终都会调用 postResult(result); 方法，将结果发送给 UI 线程。
mFuture 对 mWorker 又进行包装了一层，mFuture 同时实现了 Runnable 和 Future，它能够在线程执行完获取结果，同时也能够知道线程是否被取消。这里对 mWorker 包装的意义在于如果 mWorker 的 call 方法因为异常没有被执行时（即 mTaskInvoked.get() 为 false 时），也能够通过 postResult(result); 通知到主线程。
private void postResultIfNotInvoked(Result result) {
final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();
if (!wasTaskInvoked) {
postResult(result);
}
}
到这里线程的执行过程我们清楚了，还有两个地方没有串联起来，一个是执行器 exec.execute(mFuture);如何管理任务；一个是 执行时和执行后如何切换线程，通知主线程
先来看下线程执行器。
通过上面代码我们知道执行过程中使用的 AsyncTask 的默认执行器 sDefaultExecutor，它是一个 static volatile 变量，通过指向 SerialExecutor 实例，意味着一个进程中加载 AsyncTask 后已经初始化，所有的 AsyncTask 的任务都是通过它来执行的。
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);
}
}
}
当 exec.execute(mFuture); 方法执行时，SerialExecutor 会将任务 mFuture 添加到 mTasks 中，mTasks 是一个 ArrayDeque，意味着任务的执行是按照加入到队列中的顺序执行的，也就是串行的。SerialExecutor 的作用首先是将任务加入到 mTasks 中，然后找到一个可执行的任务 mActive 交给 THREAD_POOL_EXECUTOR 来执行，所以任务的真正执行是通过 THREAD_POOL_EXECUTOR 这个线程池来完成的。执行过程中就会调用 mWorker 的 call 方法，结束后通过 postResult(result); 将结果传递给主线程，另外，在 doInBackground 方法中，通过调用 publishProgress 可以将进度传递给 UI 线程，其原理和 postResult(result); 方法是一样的，都是通过其内部的 InternalHandler 来完成的，这里我们就只看一下 postResult(result); 方法。
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
通过 Handler 创建一个 Message，Message 中含有 result 信息和标识信息 MESSAGE_POST_RESULT，然后发送到消息队列中，当处理消息时，会调用 Handler 的handleMessage 方法。
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 handleMessage 方法中，根据 msg.what 标识来执行对应的方法，如 MESSAGE_POST_RESULT，会执行 result.mTask.finish(result.mData[0]); 方法，result.mTask 就是 AsyncTask 本身，也就是会执行 AsyncTask 的 finish 方法，最终会调用 onPostExecute(result); 也就是我们自己重写的方法。
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}
AsyncTask 的四个需要重写的方法 onPreExecute()、onPostExecute(String s)、onProgressUpdate(Float… values)、doInBackground(String… strings) 在执行过程中 AsyncTask 会自动在合适的时机调用，我们不需要自己去调用，就像 Activity 的生命周期一样。
既然通过 InternalHandler 来切换到 UI 线程，那么 InternalHandler 的 构造中需要的 Looper 应该是主线程的 Looper，即 sMainLooper。那么 InternalHandler 是在什么时候构造的呢？在创建 AsyncTask 时。
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
....
}
我们在创建 AsyncTask 时，并没有传递 Looper，所以 callbackLooper 为 null，所以会调用 getMainHandler() 方法。
该方法为 AsyncTask.class 线程安全做了同步，保证一个进程中所有 AsyncTask 实例只有一个 Handler 实例，且只有应用在第一次实例化 AsyncTask 时才会创建 Handler 对象。
创建 InternalHandler 传入了主线程的 Looper 对象，即无论我们在哪个线程实例化 AsyncTask 实例，AsyncTask 中的 Handler 都是用主线程的 Looper 来实例化的，所以也就会切换到了 UI 线程。
private static Handler getMainHandler() {
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
}
return sHandler;
}
}
通过上述分析，可以知道注意事项中 AsyncTask 类需要 UI 线程中加载 和 AsyncTask 实例需要 UI 线程中创建 可以不按照这个要求来。
/**
* 子线程中开启 AsyncTask
*/
private void startTaskInNewThread() {
Thread asyncThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mAsyncTask = MyAsyncTask.newTask();
mAsyncTask.setCallBack(new MyAsyncTask.TaskCallBack() {
@Override
public void onPrepare() {
mDownLoadDialog.show();
}
@Override
public void onUpdate(Float[] values) {
mDownLoadDialog.updateProgress(values[0]);
}
@Override
public void onCancelled(String s) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "已经取消下载 - " + s, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
@Override
public void onFinished(String s) {
if (mDownLoadDialog.isShowing()) {
mDownLoadDialog.dismiss();
}
Toast.makeText(MainActivity.this, "下载完成 - " + s, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
});
}
});
asyncThread.start();
// 等待mAsyncTask创建完毕，否则 mAsyncTask.execute("开始下载"); 无法执行，空指针
try {
asyncThread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
mAsyncTask.execute("开始下载");
}
这样创建 AsyncTask 一样可以正常执行，为什么会这样的? 我这里分析的 AsyncTask 的源码是基于 android-28 中的 AsyncTask，在 android 26 起 AsyncTask 就已经能够保证即使不在主线程加载 AsyncTask 和创建 AsyncTask 一样可以正常运行。通过上述代码可以知道， AsyncTask 中的 InternalHandler 也能够获取主线程的 Looper，自然也就可以切换到 UI 线程。但是在 android 26 之前，InternalHandler 在 AsyncTask 加载时就已经创建，而且没有传入 Looper,这时候会获取当前线程的 Looper，如果子线程没有调用 Looper.prepare()，就会报错，而且即使子线程创建了 Looper，也不能切换到 UI 线程，因为不是主线程的 Looper。
private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();
private static class InternalHandler extends Handler {
@SuppressWarnings({unchecked, RawUseOfParameterizedType})
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
...
}
}
上面我们验证 AsyncTask 类可以不在 UI 线程中加载，实例也不一定要在 UI 线程中创建，但是 execute 方法最好还是在 UI 线程中调用，如果不在主线程，会出现什么情况，有没有什么方式可以解决？
下面就是在一个子线程中创建 AsyncTask，在子线程中执行 execute 方法
private void startNewTask1() {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// Looper.prepare();
mAsyncTask = MyAsyncTask.newTask();
mAsyncTask.setCallBack(new MyAsyncTask.TaskCallBack() {
@Override
public void onPrepare() {
// 子线程执行会报错
// mDownLoadDialog.show();
// mDownLoadDialog.show(); 换成 button.setText("123");
// button.setText("123");
// 切换到 UI 线程
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mDownLoadDialog.show();
}
});
}
@Override
public void onUpdate(final Float[] values) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mDownLoadDialog.updateProgress(values[0]);
}
});
}
@Override
public void onCancelled(String s) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "已经取消下载 - " + s, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
@Override
public void onFinished(String s) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (mDownLoadDialog.isShowing()) {
mDownLoadDialog.dismiss();
}
}
});
Toast.makeText(MainActivity.this, "下载完成 - " + s, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
});
mAsyncTask.execute("开始下载");
// Looper.loop();
}
}).start();
}
由于例子中使用的 Dialog 显示进度，Dialog 的显示过程需要 ViewRootImpl 中初始化 ViewRootHandler，需要获取一个 Looper，但是在子线程中没有 调用 Looper.prepare() 和 Looper.loop(),自然没有 Looper，所以会报错。
java.lang.RuntimeException: Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()
at android.os.Handler.<init>(Handler.java:204)
at android.os.Handler.<init>(Handler.java:118)
at android.view.ViewRootImpl$ViewRootHandler.<init>(ViewRootImpl.java:3665)
at android.view.ViewRootImpl.<init>(ViewRootImpl.java:3998)
at android.view.WindowManagerGlobal.addView(WindowManagerGlobal.java:346)
at android.view.WindowManagerImpl.addView(WindowManagerImpl.java:93)
at android.app.Dialog.show(Dialog.java:330)
在注释中，给出另外一个更加清晰辨别的方法，更新 Button 的文字，也是需要在主线程中执行，所以会报下面的错误，因为不是在主线程中更新 UI。对上面 Dialog 的显示，如果在 run 方法中加上 Looper.prepare() 和 Looper.loop()，同样会报下面的错误。
android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
所以不在 UI 线程中调用 execute 方法，更新 UI 操作会报错，那么有没有什么解决方法呢？方法就是将更新 UI 的操作切换到主线程即可。可以采用 runOnUiThread 方法。
上面一系列操作看似有点非常规，但是对于我们理解 AsyncTask 的使用很有帮助，正常情况下，我们按照 AsyncTask 使用注意事项中的建议使用，不会引出一些不必要的麻烦。
总结
AsyncTask 是利用线程池和 Handler 来完操作，线程池在后台子线程执行耗时任务，更新进度和结果返回时，通过 Handler 来进行更新 UI 操作，需要理解两个任务变量 mWorker 和 mFuture,以及两个执行器 sDefaultExecutor 和 THREAD_POOL_EXECUTOR 各自的作用。此外，AsyncTask 的 execute 方法是串行执行的，如果想并行，可以使用 executeOnExecutor 方法，使用自定义的执行器或者直接使用 AsyncTask 中的 THREAD_POOL_EXECUTOR，能够达到并行处理的目的。
