基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)

1.線程池Executor
2.Future
3.Callable
4.中斷線程
5.Handler
6.枚舉
7.泛型
8.單例模式
9.可變參數(shù)

AsyncTask設(shè)計(jì)思想

1.回調(diào)函數(shù)
2.如何有序調(diào)度任務(wù)
3.串行或并行執(zhí)行任務(wù)
4.中斷任務(wù)
5.線程調(diào)度

回調(diào)函數(shù)

AsyncTask，是可異步執(zhí)行任務(wù)的工具類。開發(fā)者只需要至少重寫一個(gè)回調(diào)函數(shù)doInBackground(Params... params);就能完成線程調(diào)度

我們看看它的使用方法:
我們寫一個(gè)抽象類AsyncTask的具體子類MyAsyncTask，并覆寫其四個(gè)函數(shù)。

private class MyAsynckTask extends AsyncTask<Long, String, String> {
    /**
     * 任務(wù)被執(zhí)行前，會(huì)被調(diào)用，UI線程做一些提示操作，如顯示進(jìn)度條
     */
    @Override protected void onPreExecute() {
      super.onPreExecute();
      Log.d(TAG, "onPreExecute: " + Thread.currentThread().getName());
    }  

    /**
     * 在后臺(tái)子線程執(zhí)行任務(wù)，返回類型String
     * @param params  模擬計(jì)算時(shí)間
     * @return
     */    

    @Override protected String doInBackground(Long... params) {
      try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(params[0]);//模擬后臺(tái)耗時(shí)計(jì)算，參數(shù)大小作為計(jì)算時(shí)間
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      Log.d(TAG, "doInBackground: " + Thread.currentThread().getName());
      return Thread.currentThread().getName();
    }


    /**
     * 任務(wù)執(zhí)行完畢后，在主線程回調(diào)這個(gè)函數(shù)。
     * @param s  后臺(tái)任務(wù)返回的結(jié)果
     */
    @Override protected void onPostExecute(String s) {
      super.onPostExecute(s);
      Log.d(TAG, "onPostExecute: " + s + " ---" + Thread.currentThread().getName());
    }

    /**
     * 任務(wù)中途被取消會(huì)回調(diào)它
     */
    @Override protected void onCancelled() {
      super.onCancelled();
      Log.d(TAG, "onCancelled: ");
    }
  }

我們主要看doInBackground(Parms...parm)函數(shù)，它是什么時(shí)候被回調(diào)的呢？在后臺(tái)FutrueTask類執(zhí)行call()函數(shù)時(shí)回調(diào)。 這里WorkerRunable是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Callable接口的實(shí)現(xiàn)類，它可以執(zhí)行任務(wù)后能攜帶一個(gè)返回值Result，并拓展了可以持有一個(gè)Parms參數(shù)。我們看看它的回調(diào)時(shí)刻：

  public AsyncTask() {
    mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
        public Result call() throws Exception {
             /省略一些代碼
            Result result = null;
            result = doInBackground(mParams);
            ````省略一些代碼
            return result;
        }
  };

我們?cè)赨I線程使用它即可：

   new MyAsynckTask().execute(100l);
   new MyAsynckTask().execute(5l);
   new MyAsynckTask().execute(5l);
   new MyAsynckTask().execute(5l);

輸出結(jié)果：

04-03 22:44:47.713 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPreExecute: main
04-03 22:44:47.713 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPreExecute: main
04-03 22:44:47.713 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPreExecute: main
04-03 22:44:47.714 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPreExecute: main
04-03 22:44:52.746 4256-4295/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: doInBackground: AsyncTask #1
04-03 22:44:52.747 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPostExecute: AsyncTask #1 ---main
04-03 22:44:57.788 4256-4376/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: doInBackground: AsyncTask #2
04-03 22:44:57.788 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPostExecute: AsyncTask #2 ---main
04-03 22:45:02.832 4256-4450/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: doInBackground: AsyncTask #3
04-03 22:45:02.833 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPostExecute: AsyncTask #3 ---main
04-03 22:45:07.875 4256-4450/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: doInBackground: AsyncTask #3
04-03 22:45:07.875 4256-4256/com.fulaan.asynctaskdemo D/MainActivity: onPostExecute: AsyncTask #3 ---main

所以，我們?cè)诨惱锩鎸懸恍┖瘮?shù)鉤子，并調(diào)用，然后然使用者在具體實(shí)現(xiàn)類里面去實(shí)現(xiàn)。

如何結(jié)合線程池串行調(diào)度任務(wù)

從上面的輸出結(jié)果來看，AsyncTask是默認(rèn)串行執(zhí)行的（不考慮版本問題）。它用了兩個(gè)調(diào)度器Executor實(shí)現(xiàn)。

• SERIAL_EXECUTOR，用隊(duì)列保存等待被被執(zhí)行的任務(wù)
  *THREAD_POOL_EXECUTOR。異步執(zhí)行任務(wù)

SerialExecutor串行調(diào)度。我們把任務(wù)裝入一個(gè)隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一個(gè)個(gè)排隊(duì)執(zhí)行， 代碼:

 private static class SerialExecutor implements Executor {
    final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();//一個(gè)環(huán)形隊(duì)列用來保存提交過來的任務(wù)。
    Runnable mActive;//表示可立即執(zhí)行的任務(wù)。

    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);
            }
        }
    }

我們直接看SerialExecutor在同步方法execute（r）中的實(shí)現(xiàn)，它有兩步：
第一步: 保存任務(wù)到隊(duì)列。新建一個(gè)Runable包裹提交進(jìn)來的任務(wù)，在try作用域里面先執(zhí)行r.run()，必須等任務(wù)執(zhí)行完后，在finally作用域中會(huì)執(zhí)行 scheduleNext()，來調(diào)度下一個(gè)任務(wù)。因此任務(wù)是串行執(zhí)行的。最后我們會(huì)把這個(gè)新建的Runnable對(duì)象放入隊(duì)列mTasks中。

第二步:查看是否有可立即執(zhí)行的任務(wù)mActive。 如果有，則立即放入THREAD_POOL_EXECUTOR執(zhí)行。

我們?cè)倏纯磗cheduleNext()函數(shù)，就是調(diào)用mTasks.poll())從隊(duì)列得到下一個(gè)任務(wù)，執(zhí)行。
文字描述也許會(huì)迷糊，不如看下圖［采用OmniGraffle軟件制作］：

串行調(diào)度圖.png

至此，為什么要兩個(gè)調(diào)度器呢？我認(rèn)為是為了遵守單一職責(zé)的設(shè)計(jì)原則。一個(gè)調(diào)度器只負(fù)責(zé)一件事，前面SerialExecutor我們已經(jīng)分析。那THREAD_POOL_EXECUTOR線程池調(diào)度器則是根據(jù)CPU數(shù)構(gòu)造線程Thread緩存池，節(jié)約資源，提高AsyncTask執(zhí)行性能。

3.為什么要串行執(zhí)行任務(wù)？不串行可以嗎？

為什么要串行執(zhí)行，我認(rèn)為是為了保證數(shù)據(jù)一致性。正如官方文檔說的：

tasks are executed on a single thread to avoid common application errors caused by parallel execution.</p>

• If you truly want parallel execution, you can invoke
  executeOnExecutor(java.util.concurrent.Executor, Object[])} with
• THREAD_POOL_EXECUTOR.

意思是說，串行模式能夠避免一些并發(fā)異常。如果你真的需要并發(fā)執(zhí)行，這可以調(diào)用executeOnExecutor(),傳入自定義一個(gè)Executor，這樣就不會(huì)去調(diào)用SerialExecutor了。而我認(rèn)為AsyncTask只適合執(zhí)行一些小任務(wù)，因?yàn)樵诖袌?zhí)行時(shí)，如果某個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過長，或者中途阻塞，占有CPU太久，則會(huì)導(dǎo)致后面排隊(duì)的任務(wù)等待過久。

4.如何取消任務(wù)

我們知道為了能得到后臺(tái)線程運(yùn)行后的結(jié)果，我們的任務(wù)實(shí)現(xiàn)了的Callable接口，它和Runnable區(qū)別是有一個(gè)返回值。現(xiàn)在我們想取消任務(wù)，我們可以實(shí)現(xiàn)Future接口，它除了能通過get()得到返回值，還有cancle()方法用來取消任務(wù)，done()回調(diào)函數(shù)監(jiān)聽是否任務(wù)結(jié)束

在AsyncTask中，我們用FutureTask這個(gè)系統(tǒng)SDK為我們實(shí)現(xiàn)了Ruanble和Future的實(shí)現(xiàn)類,它可以通過一個(gè)Callable類型的對(duì)象參數(shù)構(gòu)造出來，這里使用我們的是上文中的WorkRunnable作為參數(shù)。
代碼如下：

FutureTask 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);
                }
            }
        };

那么如果我們想取消任務(wù)，現(xiàn)在是不是直接調(diào)用mFuture.cancel(true)強(qiáng)制中斷線程就好了？答案是否定的。因?yàn)閙Future.cancel(true)方法內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制其實(shí)是：

   //.....省略一些代碼
   if (mayInterruptIfRunning) {
                try {
                    Thread t = runner;
                    if (t != null)
                        t.interrupt();
                } finally { // final state
                    U.putOrderedInt(this, STATE, INTERRUPTED);
                }
            }
   //.....省略一些代碼

意思是如果任務(wù)正在運(yùn)行，則interrupt()中斷線程。而在這里，如果任務(wù)正好還在排隊(duì)尚未執(zhí)行，而我們想取消未執(zhí)行的任務(wù)，那么直接調(diào)用mFuture.cancel(true)就無效！因此，我們還需要考慮未執(zhí)行的任務(wù)如何中斷。

令人驚喜的是，在AsyncTask中還提供了一個(gè)對(duì)象：

 private final AtomicBoolean mCancelled = new AtomicBoolean();

它是一個(gè)原子類，通過CAS機(jī)制保證了mCancelled可見性，它內(nèi)部保存了當(dāng)前任務(wù)是否被取消的信號(hào)。

那么正確完整的取消任務(wù)方案是分兩個(gè)步驟：
第一步：調(diào)用AsyncTask中的cancel方法：

    public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        mCancelled.set(true);//用來取消未執(zhí)行的任務(wù)
        return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);//用來取消正在執(zhí)行的任務(wù)可能會(huì)拋出異常
    }

第二步：在doInBackground回調(diào)函數(shù)中循環(huán)去判斷mCancelled中的值確認(rèn)將要執(zhí)行的任務(wù)是否要求取消:

 @Override protected String doInBackground(Long... params) {
      while (!isCancelled()){
        //todo something...
      }
      return null;
    }

至此，我們成功實(shí)現(xiàn)了取消任務(wù)功能。

線程調(diào)度

在安卓系統(tǒng)中，我們要從子線程更新UI主線程，當(dāng)然是利用handler+looper+messageQueue機(jī)制，在AsyncTask中不例外也是如此。但是除此之外，我們可以學(xué)習(xí)如何通過單例模式構(gòu)造一個(gè)handler，如何強(qiáng)制構(gòu)造一個(gè)主線程執(zhí)行的handler。
1.單例模式：

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

看看源碼中的這個(gè)單例模式，比較簡陋，也不是什么double-check ：）

2.強(qiáng)制在主線程執(zhí)行handler

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

如上在父類構(gòu)造函數(shù) ［super（Looper.getMainLooper())］ 初始化Looper。

執(zhí)行流程圖

總調(diào)度圖.png

總結(jié)

AsyncTask作為Activity內(nèi)部類使用的時(shí)候還會(huì)因?yàn)槌钟衋citivity對(duì)象引用，在后臺(tái)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏問題。推薦閱讀其他執(zhí)行異步任務(wù)類框架， 如Job、Rxjava等。

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