国庆在家，从0手撸一个依赖任务加载框架（有源码）

　　/ 前言 /
　　我收回标题上的话，从0手撸一个框架一点也不轻松，需要考虑的地方比较多，一些实现和细节值得商榷，是一个比较大的挑战，有不足的地方欢迎大佬们提供意见
　　/ 依赖任务加载 /
　　平时我们常常会使用各种第三方框架，如mmkv、glide、leakcanary等优秀的第三方库，大多数第三方库需要初始化后才能使用，因此会出现下面的代码：private void init {
　　mmkv.init(context);
　　glide.init(context);
　　leakcanary.init(context);
　　......
　　}
　　如果不想让任务的初始化阻塞主线程太久，我们可以考虑通过异步的方式加载任务，直到最后一个必要任务加载完毕，开始进行对应的操作。
　　如果部分任务是依赖关系，如下图任务A依赖任务B，单纯异步的方式的方式显然不能满足述求。
　　我们通常会想到的解决办法有三类：
　　将任务B写进任务A的末尾
　　监听任务A加载成功的回调函数执行任务B
　　通过volatile关键字卡住加载流程
　　这样确实能够解决依赖任务的加载问题，但如果任务的数量和依赖关系更复杂呢？
　　那如果是这样，你要怎么去处理？
　　显然是有一种更通用的方法来解决这种场景，也就是下面会讲到的有向无环图。
　　/ 有向无环图的拓扑排序 /
　　上面的依赖关系可以看成一种有向无环图（Directed Acyclic Graph, DAG)，有向可以理解，表现的是任务的依赖关系，而无环是必要的，因为如果任务A和任务B相互依赖，都需要等待对方的结束来开始，经典死锁套娃。
　　我们可以通过拓扑排序将最后的线性执行关系呈现出来，什么是拓扑排序？
　　将上面复杂依赖任务简单的分析一下，任务A前方没有依赖，因此我们可以将任务A的度记为0，任务B、C、E前方各有一个依赖关系，我们把度记为1，剩下的任务D前方由于有两个依赖关系，我们将度计为2；用一个任务队列储存度为0的任务，每当入列任务加载完毕，它对应依赖任务的度-1，新的度为0的任务进队列。
　　A入队列，A任务完成后，依赖A任务的任务B、C度-1。
　　这时任务B、C度都为0，都可以入队列，没有既定的顺序，我们选择入任务C，待C任务完成后，依赖C任务的D任务的度-1。
　　接着是任务B进去，B任务完成后，任务D、E的度-1。
　　最后是任务D、E其中的一个进去，随意选择，我们选择任务D。
　　最后一个任务E。
　　不考虑各个任务之间的耗时情况，依赖任务关系被拓扑排序成A->C->B->D->E，是不是发现依赖关系被解开了，排成了线性关系，这种将有向无环图拓扑成线性关系的方式被称为拓扑排序，拓扑结果根据所使用算法的不同而有所差异，这也是后面实现依赖任务加载框架的中心思想。
　　/ 手撸依赖任务加载框架 /
　　定义IDAGTask类
　　上面提到依赖任务的加载可以通过有向无环图的拓扑排序解决，我们开始用代码实现，先定义一个IDAGTask类：public class IDAGTask{
　　}
　　可能大家会疑问，为什么不用接口或者抽象类的思想去做这个基础类，后面解答这个疑惑。
　　特殊的任务会存在加载线程限制，比如只能在主线程对这个任务进行加载，因此我们需要考虑这个任务是否可以同步。异步任务显然需要使用到线程池，定义IDAGTask类实现Runnable接口，方便后续丢进线程池。
　　除此之外，之前讲到拓扑排序中任务有个度的概念，其实就是依赖关系的数量，在并发环境下为了保证依赖关系数量的线程可见性，这里我们使用AtomicInteger变量，通过CAS锁来保证依赖数量的实时正确性，因此IDAGTask类变成了这样：public class IDAGTask implements Runnable {
　　private final boolean mIsSyn;
　　private final AtomicInteger mAtomicInteger;
　　boolean getIsAsync {
　　return mIsSyn;
　　}
　　void addRely {
　　mAtomicInteger.incrementAndGet;
　　}
　　void deleteRely {
　　mAtomicInteger.decrementAndGet;
　　}
　　int getRely {
　　return mAtomicInteger.get;
　　}
　　@Override
　　public void run {
　　}
　　}
　　回到之前为什么不用接口或者抽象类的方式来实现这个基础类，一方面为了后续将任务丢进线程池，IDAGTask实现了Runnable接口，接口的方式显然pass，另一方面抽象类的方式涉及到了另一个问题：
　　抽象run方法，可以将IDAGTask任务的监听封装进去，比如startTask、completeDAGTask，如果我们继承IDATask，只需要将初始化部分单纯写进run方法就好了，非常优雅，但是有一种case，如果这个任务的初始化是用多线程实现的，我们调用完Task.init，马上执行completeDAGTask的监听其实是不对的
　　基于上面的case，我选择了一种不优雅的实现方式，将startTask的监听写在run方法的开头，completeDAGTask的监听需要调用者自己添加，任务初始化是单线程实现写在run方法的末尾即可，任务初始化采用多线程实现，需要将completeDAGTask监听写进加载成功回调
　　综上，run方法写进了startTask的回调，因此抽象失败，那么IDAGTask没有抽象方法，自然也不需要作为一个抽象类
　　经过一些加工，最后IDATask实现如下：public class IDAGTask implements Runnable {
　　private final boolean mIsSyn;
　　private final AtomicInteger mAtomicInteger;
　　private IDAGCallBack mDAGCallBack;
　　private final Set mNextTaskSet;
　　public IDAGTask {
　　this(＂＂);
　　}
　　public IDAGTask(boolean isSyn) {
　　this(＂＂, isSyn);
　　}
　　public IDAGTask(String alias) {
　　this(alias, false);
　　}
　　public IDAGTask(String alias, boolean IsSyn) {
　　mIsSyn = IsSyn;
　　mAtomicInteger = new AtomicInteger;
　　mDAGCallBack = new DAGCallBack(alias);
　　mNextTaskSet = new HashSet<>;
　　}
　　boolean getIsAsync {
　　return mIsSyn;
　　}
　　void addRely {
　　mAtomicInteger.incrementAndGet;
　　}
　　void deleteRely {
　　mAtomicInteger.decrementAndGet;
　　}
　　int getRely {
　　return mAtomicInteger.get;
　　}
　　void addNextDAGTask(IDAGTask DAGTask) {
　　mNextTaskSet.add(DAGTask);
　　}
　　public void setDAGCallBack(IDAGCallBack DAGCallBack) {
　　this.mDAGCallBack = DAGCallBack;
　　}
　　public void completeDAGTask {
　　for (IDAGTask DAGTask : mNextTaskSet) {
　　DAGTask.deleteRely;
　　}
　　mDAGCallBack.onCompleteDAGTask;
　　}
　　@Override
　　public void run {
　　mDAGCallBack.onStartDAGTask;
　　}
　　}
　　定义DAGProject类
　　IDAGTask的模板就被敲定了，接下来我们需要建立任务之间的关系：
　　Set储存所有的任务，通过addDAGTask添加任务
　　Map储存所有的任务与其前置依赖关系，通过addDAGEdge添加任务依赖关系
　　整体采用建造者模式构建DAGProject类
　　于是DAGProject实现如下：public class DAGProject {
　　private final Set mTaskSet;
　　private final Map mTaskMap;
　　public DAGProject(Builder builder) {
　　mTaskSet = builder.mTaskSet;
　　mTaskMap = builder.mTaskMap;
　　}
　　Set getDAGTaskSet {
　　return mTaskSet;
　　}
　　Map getDAGTaskMap {
　　return mTaskMap;
　　}
　　public static class Builder {
　　private final Set mTaskSet = new HashSet<>;
　　private final Map mTaskMap = new HashMap<>;
　　public Builder addDAGTask(IDAGTask DAGTask) {
　　if (this.mTaskSet.contains(DAGTask)) {
　　throw new IllegalArgumentException;
　　}
　　this.mTaskSet.add(DAGTask);
　　return this;
　　}
　　public Builder addDAGEdge(IDAGTask DAGTask, IDAGTask preDAGTask) {
　　if (!this.mTaskSet.contains(DAGTask) || !this.mTaskSet.contains(preDAGTask)) {
　　throw new IllegalArgumentException;
　　}
　　Set preDAGTaskSet = this.mTaskMap.get(DAGTask);
　　if (preDAGTaskSet == ) {
　　preDAGTaskSet = new HashSet<>;
　　this.mTaskMap.put(DAGTask, preDAGTaskSet);
　　}
　　if (preDAGTaskSet.contains(preDAGTask)) {
　　throw new IllegalArgumentException;
　　}
　　DAGTask.addRely;
　　preDAGTaskSet.add(preDAGTask);
　　preDAGTask.addNextDAGTask(DAGTask);
　　return this;
　　}
　　public DAGProject builder {
　　return new DAGProject(this);
　　}
　　}
　　}
　　使用时，我们需要创建对应的IDAGTask，通过addDAGTask、addDAGEdge方法构建出对应有向无环图：ATask a = new ATask;
　　BTask b = new BTask;
　　CTask c = new CTask;
　　DTask d = new DTask;
　　ETask e = new ETask;
　　DAGProject dagProject = new DAGProject.Builder
　　.addDAGTask(a)
　　.addDAGTask(b)
　　.addDAGTask(c)
　　.addDAGTask(e)
　　.addDAGTask(d)
　　.addDAGEdge(b, a)
　　.addDAGEdge(c, a)
　　.addDAGEdge(d, b)
　　.addDAGEdge(d, c)
　　.addDAGEdge(e, b)
　　.builder;
　　表达任务依赖关系的DAGProject对象就通过建造者模式构建成功了。
　　依赖任务加载的调度
　　当多个任务构建成有向无环图的DAGProject后，我们先不着急丢进线程池，执行对应逻辑前先检测是否有环，这样我们可以在任务加载前抛出相互依赖的错误，大可不必等到执行至有环那一步才抛出。虽然有环可以靠输入者去保障，但是在一些小细节方面，我们要求输入者保证过于苛刻也过于差体验。
　　将度为0的任务储存在tempTaskQueue
　　while循环将任务取出，存在依赖关系则对应的任务度-1，如果度为0，添加到resultTaskQueue
　　判断最后的resultTaskQueue与之前储存任务的set个数是否相等，false则有环抛出异常public class DAGScheduler {
　　private void checkCircle(Set TaskSet, Map TaskMap) {
　　LinkedList resultTaskQueue = new LinkedList<>;
　　LinkedList tempTaskQueue = new LinkedList<>;
　　for (IDAGTask DAGTask : tempTaskSet) {
　　if (tempTaskMap.get(DAGTask) == ) {
　　tempTaskQueue.add(DAGTask);
　　}
　　}
　　while (!tempTaskQueue.isEmpty) {
　　IDAGTask tempDAGTask = tempTaskQueue.pop;
　　resultTaskQueue.add(tempDAGTask);
　　for (IDAGTask DAGTask : tempTaskMap.keySet) {
　　Set tempDAGSet = tempTaskMap.get(DAGTask);
　　if (tempDAGSet !=  && tempDAGSet.contains(tempDAGTask)) {
　　tempDAGSet.remove(tempDAGTask);
　　if (tempDAGSet.size == 0) {
　　tempTaskQueue.add(DAGTask);
　　}
　　}
　　}
　　}
　　if (resultTaskQueue.size != tempTaskSet.size) {
　　throw new IllegalArgumentException(＂相互依赖，玩屁啊，我不跑了！＂);
　　}
　　}
　　}

　　检测完环后，开始调度这些依赖任务，将度为0的任务加入阻塞队列，通过newSingleThreadExecutor开启一个线程不断去阻塞队列拿任务。 　　判断拿出的任务属于主线程执行还是异步执行，主线程执行通过handler.post发送出去，异步执行通过线程池execute 　　所有任务执行完毕，关闭线程池，结束遍历 　　不断将度为0的任务加入阻塞队列public class DAGScheduler { 　　private void loop { 　　for (IDAGTask DAGTask : mTaskSet) { 　　if (DAGTask.getRely == 0) { 　　mTaskBlockingDeque.add(DAGTask); 　　} 　　} 　　ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor; 　　singleThreadExecutor.execute( -> { 　　for (; ; ) { 　　try { 　　while (!mTaskBlockingDeque.isEmpty) { 　　IDAGTask executedDAGTsk = (IDAGTask) mTaskBlockingDeque.take; 　　if (executedDAGTsk.getIsAsync) { 　　Handler handler = new Handler(getMainLooper); 　　handler.post(executedDAGTsk); 　　} else { 　　mTaskThreadPool.execute(executedDAGTsk); 　　} 　　mTaskSet.remove(executedDAGTsk); 　　} 　　if (mTaskSet.isEmpty) { 　　singleThreadExecutor.shutdown; 　　mTaskThreadPool.shutdown; 　　return; 　　} 　　Iterator iterator = mTaskSet.iterator; 　　while (iterator.hasNext) { 　　IDAGTask DAGTask = iterator.next; 　　if (DAGTask.getRely == 0) { 　　mTaskBlockingDeque.put(DAGTask); 　　iterator.remove; 　　} 　　} 　　} catch (InterruptedException e) { 　　e.printStackTrace; 　　} 　　} 　　}); 　　} 　　} 　　至此依赖任务的调度器搭建完毕，配合之前构建好的DAGProject，使用方法如下： 　　DAGScheduler dagScheduler = new DAGScheduler;dagScheduler.start(dagProject); 　　/ 使用方式 / 　　第一步，对应build.gradle配置远程依赖，已经发布到maven central，不用担心jcenter弃用。 　　implementation ＂work.lingling.dagtask:dagtsk:1.0.0＂ 　　第二步，继承IDAGTask类，在run方法中实现对应的初始化逻辑。public class ATask extends IDAGTask { 　　public ATask(String alias) { 　　super(alias); 　　} 　　@Override 　　public void run { 　　super.run; 　　try { 　　// 模拟随机时间 　　Random random = new Random; 　　Thread.sleep(random.nextInt(1000)); 　　} catch (InterruptedException e) { 　　e.printStackTrace; 　　} 　　// 第三方框架内部使用同步加载 　　// completeDAGTask方法写在run方法末尾即可 　　completeDAGTask; 　　} 　　// 第三方框架内部使用异步加载 　　// completeDAGTask方法需要写进成功回调 　　/*onLibrarySuccess{ 　　completeDAGTask; 　　}*/ 　　} 　　tips：加载任务内部未开线程，completeDAGTask方法写在run方法的末尾，感知初始化结束；加载任务内部使用多线程，需要将completeDAGTask方法写进加载成功回调。 　　第三步，根据任务的依赖关系构建DAGProject并执行。 　　回首一开始出现的复杂依赖关系： 　　我们模拟对应的任务，任务A、B、C、D、E，构建DAGProject如下：ATask a = new ATask(＂ATask＂); 　　BTask b = new BTask(＂BTask＂); 　　CTask c = new CTask(＂CTask＂); 　　DTask d = new DTask(＂DTask＂); 　　ETask e = new ETask(＂ETask＂); 　　DAGProject dagProject = new DAGProject.Builder 　　.addDAGTask(b) 　　.addDAGTask(c) 　　.addDAGTask(a) 　　.addDAGTask(d) 　　.addDAGTask(e) 　　.addDAGEdge(b, a) 　　.addDAGEdge(c, a) 　　.addDAGEdge(d, b) 　　.addDAGEdge(d, c) 　　.addDAGEdge(e, b) 　　.builder; 　　DAGScheduler dagScheduler = new DAGScheduler; 　　dagScheduler.start(dagProject); 　　依赖任务执行结果如下： 　　可以看到依赖任务被拆开成A、C、B、E、D的顺序进行执行。 　　/ 结语 / 　　行文至此，总算凑到了结尾，1202年了，居然还有人在用java写客户端。 　　框架实现整体很简单，但还是踩了很多坑，大到框架整体应该如何实现，小到设计模式应该如何使用、对外应该暴露什么方法、maven central如何上传等等各种细节问题，综上，这是一篇很青涩的文章。中途参考了很多大佬的文章思路和美好意见，但还是很不足，欢迎大佬们下场one one指导。 　　最后贴一下github链接： 　　https://github.com/LING-0001/DAGTask

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