Android进阶2：线程和线程池（1）—— AsycTask原理解析
Android不允许UI主线程做耗时操作，不允许子线程刷新UI，声明UI控件单线程模式，至于为什么看上篇文章：
这些问题都催生了链接子线程和主线程Handler的诞生，然而Google也为我们提供了一个老牌的Thread + handler的神器：AsyncTask。
AsyncTask用法：
先来看下AsyncTask 的用法：
1. 衍生类的三个泛型限制：Params ：doInBackground方法内的参数；Progress：异步过程中，onProgressUpdate更新UI的参数； Result： doInBackground的返回值；
2. onPreExecute：UI线程启动任务之前会回调此方法。
3. doInBackground：再次方法内，可以进行耗时操作，此方法内不能更新UI
4. onProgressUpdate：任务执行过程中，可以在doInBackground方法内调用publishProgress方法获取任务执行的进度，此时会回调此方法； 此方法内能更新UI
5. onPostExecute：当任务执行完毕之后，回调此方法，更新UI；
那么上述几个方法什么时候调用呢？
看源码，老规矩，还是从AsyncTask属性变量入手。
AsyncTask属性变量
对于看源码之前成员变量的分析，还是很有必要的，至少看完之后，我们能知道，该源码的时候都用到了哪些知识点。
//THREAD_POOL_EXECUTOR线程池的一些设置：
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;
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>(128);
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR; //并发执行的线程池
static {
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
}
//handler发送消息的what标记
private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1; //执行结果
private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2; //执行过程
//单任务线程池，保证一次一个任务进行
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor(); //一次一个的执行任务（先进先出，保证顺序执行）
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
private static InternalHandler sHandler; //创建的handler（如果Looper是null,就赋值给mHandler）
private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker; //创建任务
private final FutureTask<Result> mFuture; //监控任务执行的进度
private volatile Status mStatus = Status.PENDING; // 默认任务标记是：准备状态
private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean(); //任务是否取消
private final AtomicBoolean mTaskInvoked = new AtomicBoolean(); //任务调度（futureTask方法是否发送消息）
private final Handler mHandler; //全局发送消息并处理消息的handler
//三种枚举类型
public enum Status {
/**
* Indicates that the task has not been executed yet.
*/
PENDING, //准备执行
/**
* Indicates that the task is running.
*/
RUNNING, //正在执行
/**
* Indicates that {@link AsyncTask#onPostExecute} has finished.
*/
FINISHED, //执行完毕
}从上述成员变量，得出的信息是：
- 使用了线程池，还是两个线程池。并且这两个线程池是整个应用下有且只有这一份，无论创建多少个AsyncTask对象
- 嗅到了handler的气息
- 声明了异步任务
成员变量看完了，是不是该构造方法了？
通过成员变量需要思考的问题：
- 线程池，还两个，这是干什么用的？
- 枚举类型是干什么用的？
- 定义的两个handler标记，发送消息？发送的都是什么消息？
AsyncTask的构造方法
般使用的时候都是直接调用的空的构造方法，源码示下：
/**
* Creates a new asynchronous task. This constructor must be invoked on the UI thread.
*/
//翻译:创建一个新的异步任务，必须在UI现呈上调用此构造函数
public AsyncTask() {
this((Looper) null); //空的looper对象
}从上述源码可以看出，内部调用了另一个构造方法，而且参数是Looper，只不过此时的looper的null。但是是不是已经嗅到了一股handler的气息。 另外需要注意：创建一个新的异步任务，必须在UI现呈上调用此构造函数，这是官方说的！！！
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
// looper是否是null 或者 是否是Ui主线程的Looper ？
//创建UI线程下的handler对象
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper() ? getMainHandler() : new Handler(callbackLooper);
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { //创建任务
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null; //运行结果
try {
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); //设置线程优先级
//noinspection unchecked
result = doInBackground(mParams); //设置异步结果
Binder.flushPendingCommands(); //管道刷新
} catch (Throwable tr) {
mCancelled.set(true); //取消异步操作
throw tr;
} finally {
postResult(result); //发送消息(执行结果)
}
return result; //耗时操作结束之后返回的结果
}
};
mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
@Override
protected void done() { //异步任务完成或者中途退出，都会执行此方法
try {
//FutureTask的get()方法是阻塞的，在结果计算完成之后，调用此方法，才会有数据
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) { //任务取消
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}从源码可以看书，总共做了两件事：
- 创建处理消息的handler
- 创建worker和future（这个是创建线程的三种方式之一）
简单提一下worker和future的理解，workerRunnable是对任务做了封装，做干活的；而futureTask是对任务的执行状态做了封装，就是任务的执行状态。
先看下mWorker的call方法，既然call是干活的，那么就是运行在子线程了。内部首先将mTaskInvoked置为的true，而mTaskInvoked的类型是AtomicBoolean，多个线程中，也就是告诉别人我以在处理了，你不能处理了。 然后看到了设置doInBackground的回调，是不是明了了，首先我们知道了doInBackground是在异步线程中调用的，所以我们复写的此方法才能进行耗时操作，但是不是更新UI。当doInBackground执行完毕之后，
最后看到了一个finally，里面是postResult方法。
private Result postResult(Result result) {
//通过构造方法中创建的handler创建消息
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget(); //发送消息
return result;
}通过上述源码，了解的信息是：通过我们创建的mHandler发送了一条消息，至于消息是什么？标记是：MESSAGE_POST_RESULT，在哪里接收？ 往下看：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: //结果
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS: //异步过程中回调给UI层更新view
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}看到了MESSAGE_POST_RESULT标记内的代码是: finish方法，继续跟进：
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) { //取消任务
onCancelled(result); //取消任务
} else {
onPostExecute(result); //熟悉的配方，熟悉的味道
}
mStatus = Status.FINISHED; //将标记更改。
}如果流程没取消，就进入到了onPostExecute方法，等等，onPostExecute方法？ 这不是就是我们获取结果，更新Ui的方法嘛。还有之前抛出的问题三：MESSAGE_POST_RESULT标记就是为了handler的处理区别消息类型，作用是发送执行结果给UI层
通过AsyncTask的构建，我们知道了，当任务执行起来之后，在子线程先执行doInBackfruond方法，最后如论结果如何，都通过之前创建的handler，发送消息，切换到主线程执行onPostExecute方法。
构造方法好了，是不是该执行任务了？
启动AsyncTask
在创建完AsyncTask之后，需要调用 execute方法开始执行任务，看下execute的源码：
/**
* This method must be invoked on the UI thread.
* 翻译：此方法必须运行在UI主线程上。
*/
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
/**
* @param exec 线程池
* @param params 输入的参数
* @return
*/
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
Params... params) {
if (mStatus != Status.PENDING) { //解释了一个AsyncTask实例只能执行一次的原因
switch (mStatus) {
case RUNNING: //任务正在运行，再次启动抛异常
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case FINISHED: //任务执行完了，再次启动抛异常
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}
}
mStatus = Status.RUNNING; //标记置为：正在运行
onPreExecute(); //准备工作
mWorker.mParams = params; //给线程赋值
exec.execute(mFuture); //开始运行（Future加入到线程池中）
return this;
}从上述代码可以看出：
- 此方法必须运行在主线程中（MainThread 和 方法描述都能看出）
- 此方法内使用了线程池，该线程池是常量SERIAL_EXECUTOR线程池，实际上执行的是线程池execute方法。
- 线程池执行方法，参数是AsyncTask构造方法中的FutureTask对象，那么是不是这个线程池执行了FutureTask任务呢？
- 方法内做了判断，如果此任务已经在执行或者执行完毕了，但是又一次执行，会抛出异常。所以结论是：如果需要执行多个任务就需要创建相对应数量的AsyncTask对象来执行，不能重复执行任务。 例如：一个AsyncTask对象，只能执行一次，多次执行报错。
- onPreExecute方法，看到了吗？ 也就是说onPreExecute回调方法，会在execute执行任务之前就调用的。
通过上述结论，那么我们的之前抛出的问题2：枚举类型是干什么用的？就有了答案了。
继续分析，既然实际上执行的是线程池的execute方法，那么就有必要先看下 SERIAL_EXECUTOR的创建：
//单任务线程池
private static class SerialExecutor implements Executor {
//双向链表（实际上存储的是FutureTask对象）
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
Runnable mActive; //正在执行的任务对象
public synchronized void execute(final Runnable r) { //加锁（不能并发执行）
mTasks.offer(new Runnable() { //入队操作(末尾插入)
public void run() {
try {
r.run(); //执行任务
} finally { //执行完上一个任务之后，一定会执行下一个如果有的话
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) { //是否有任务正在执行 (第一次进来mActive肯定是null)
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//由于THREAD_POOL_EXECUTOR是可以并发执行的线程池（最多同时运行5个），
//所以将if改为while，即可并发执行任务
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}SerialExecutor有两个变量：ArrayDeque 和 Runnable；
ArrayDeque ：循环队列，就是可以无休止的存储数据，泛型是Runnable接口对象。Runnable对象表示正在执行的任务对象，不是FutureTask对象。为什么不是FutureTask对象呢？往下看分析。
execute方法内部代码逻辑：在循环队列尾部把新建的Runnable对象添加了进去。接下来是判断Runnable的mActive对象是否是null，如果是null，表明第一次进入此方法，直接执行sheduleNext();方法。
至于sheduleNext方法内部逻辑还是很简单的，首先队列出队赋值给mActive，判断是否是null，如果不是null，表明有任务可以执行，此时就调用THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);，这？ THREAD_POOL_EXECUTOR？ 这是个异步线程池，原来SERIAL_EXECUTOR线程池并不执行任务，而是把任务添加到队列中，执行任务的事情交给了THREAD_POOL_EXECUTOR异步线程池。那么问题来了：
THREAD_POOL_EXECUTOR是异步线程池，能够同时执行几个线程，这里最多能并发执行多个线程吗？
再看sheduleNext()方法：
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}可以看到这是个if，这是顺序执行的，就是execute一次只能执行一个任务，答案就是：一次只能执行一个任务，不能并发执行。但是if之后就没有了啊，队列未执行的任务就得不到执行了啊？这不行啊！别急，现在再看下任务入队的代码：
mTasks.offer(new Runnable() { //入队操作(末尾插入)
public void run() {
try {
r.run(); //执行任务
} finally { //执行完上一个任务之后，一定会执行下一个如果有的话
scheduleNext();
}
}
});可以看到 r.run()任务执行之后，看到finally 了吗？？？无论如何都会再一次调用scheduleNext()方法，也就上一个任务执行完了，紧接着调用scheduleNext()方法，这样队列中的任务都会得到执行。
等等，这个r.run方法执行了，但是mWork内部的call方法什么时候执行呢？ 看下FutureTask的源码：
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(); //此处回调workRunnable的call方法
......
}通过上面的源码分析，初步了解了AsyncTask的运行流程，知道了onPreExecute, doInBackground, onPostExecute方法调用的时机，不对，还少一个onProgressUpdate()，= - = .先看下onProgressUpdate的源码：
/**
* Runs on the UI thread after {@link #publishProgress} is invoked.
* The specified values are the values passed to {@link #publishProgress}.
*
* 翻译：通过publishProgress调度之后，此方法运行在UI主线程，参数值通过publishProgress传递
* @param values The values indicating progress.
*
* @see #publishProgress
* @see #doInBackground
*/
@SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
@MainThread
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
}通过上述方法的描述翻译，可以确定两点：
- onProgressUpdate方法是运行在UI主线程中的
- 该方法的回调是通过publishProgress调度出发的。
所以我们有必要看下publishProgress的源码：
@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) { //在doInBackground中调用
if (!isCancelled()) {
//给主线程发送消息
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}首先方法注释WorkerThread限定了 此方法运行在子线程中的，子线程？是不是串联起来了呢？ publishProgress可以在doInBackground方法中手动调用，然后通过handler发送消息（MESSAGE_POST_PROGRESS），再看下handleMessage方法：
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
switch (msg.what) {
case MESSAGE_POST_RESULT: //结果
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS: //异步过程中回调给UI层更新view
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}MESSAGE_POST_PROGRESS内部调用了onProgressUpdate方法，闭环了吧。
doInBackground方法内 —> publishProgress方法，发送消息 —–> onProgressUpdate方法 —>开发者自己处理逻辑
至此，AsyncTask的基本原理就分析完了，再来总结一下开头抛出的三个问题：
THREAD_POOL_EXECUTOR：负责执行任务；
SERIAL_EXECUTOR：将任务都添加到双向队列中，然后一个一个取出来，保证单任务执行
1. 线程池，还两个，这是干什么用的？
THREAD_POOL_EXECUTOR：负责执行任务；SERIAL_EXECUTOR：将任务都添加到双向队列中，然后一个一个取出来，保证单任务执行
2. 枚举类型是干什么用的？
枚举是用来标记AsyncTask对象的状态的。一个AsyncTask对象只能执行一次
3. 定义的两个handler标记，发送消息？发送的都是什么消息？
MESSAGE_POST_RESULT：回调任务执行完毕的结果；MESSAGE_POST_PROGRESS回调执行过程中的进度
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