android异步任务asyntask详解

在Android中实现异步任务机制有两种方式,Handler和AsyncTask。

Handler模式需要为每一个任务创建一个新的线程,任务完成后通过Handler实例向UI线程发送消息,完成界面的更新,这种方式对于整个过程的控制比较精细,但也是有缺点的,例如代码相对臃肿,在多个任务同时执行时,不易对线程进行精确的控制。关于Handler的相关知识,前面也有所介绍,不清楚的朋友们可以参照一下。

为了简化操作,Android1.5提供了工具类android.os.AsyncTask,它使创建异步任务变得更加简单,不再需要编写任务线程和Handler实例即可完成相同的任务。

先来看看AsyncTask的定义:

 public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {  

三种泛型类型分别代表“启动任务执行的输入参数”、“后台任务执行的进度”、“后台计算结果的类型”。在特定场合下,并不是所有类型都被使用,如果没有被使用,可以用java.lang.Void类型代替。

一个异步任务的执行一般包括以下几个步骤:

1.execute(Params... params),执行一个异步任务,需要我们在代码中调用此方法,触发异步任务的执行。

2.onPreExecute(),在execute(Params... params)被调用后立即执行,一般用来在执行后台任务前对UI做一些标记。

3.doInBackground(Params... params),在onPreExecute()完成后立即执行,用于执行较为费时的操作,此方法将接收输入参数和返回计算结果。在执行过程中可以调用publishProgress(Progress... values)来更新进度信息。

4.onProgressUpdate(Progress... values),在调用publishProgress(Progress... values)时,此方法被执行,直接将进度信息更新到UI组件上。

5.onPostExecute(Result result),当后台操作结束时,此方法将会被调用,计算结果将做为参数传递到此方法中,直接将结果显示到UI组件上。

在使用的时候,有几点需要格外注意:

1.异步任务的实例必须在UI线程中创建。

2.execute(Params... params)方法必须在UI线程中调用。

3.不要手动调用onPreExecute(),doInBackground(Params... params),onProgressUpdate(Progress... values),onPostExecute(Result result)这几个方法。

4.不能在doInBackground(Params... params)中更改UI组件的信息。

5.一个任务实例只能执行一次,如果执行第二次将会抛出异常。

接下来,我们来看看如何使用AsyncTask执行异步任务操作,我们先建立一个项目,结构如下:

结构相对简单一些,让我们先看看MainActivity.java的代码:

 package com.scott.async;  
  
 import java.io.ByteArrayOutputStream;  
 import java.io.InputStream;  
  
 import org.apache.http.HttpEntity;  
 import org.apache.http.HttpResponse;  
 import org.apache.http.HttpStatus;  
 import org.apache.http.client.HttpClient;  
 import org.apache.http.client.methods.HttpGet;  
 import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;  
  
 import android.app.Activity;  
 import android.os.AsyncTask;  
 import android.os.Bundle;  
 import android.util.Log;  
 import android.view.View;  
 import android.widget.Button;  
 import android.widget.ProgressBar;  
 import android.widget.TextView;  
  
 public class MainActivity extends Activity {  
  
  private static final String TAG = "ASYNC_TASK";  
  
  private Button execute;  
  private Button cancel;  
  private ProgressBar progressBar;  
  private TextView textView;  
  
  private MyTask mTask;  
  
  @Override 
  public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  super.onCreate(savedInstanceState);  
         setContentView(R.layout.main);  
  
         execute = (Button) findViewById(R.id.execute);  
         execute.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  @Override 
  public void onClick(View v) {  
  //注意每次需new一个实例,新建的任务只能执行一次,否则会出现异常 
                 mTask = new MyTask();  
                 mTask.execute("http://www.baidu.com");  
  
                 execute.setEnabled(false);  
                 cancel.setEnabled(true);  
             }  
         });  
         cancel = (Button) findViewById(R.id.cancel);  
         cancel.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  @Override 
  public void onClick(View v) {  
  //取消一个正在执行的任务,onCancelled方法将会被调用 
                 mTask.cancel(true);  
             }  
         });  
         progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progress_bar);  
         textView = (TextView) findViewById(R.id.text_view);  
  
     }  
  
  private class MyTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {  
  //onPreExecute方法用于在执行后台任务前做一些UI操作 
  @Override 
  protected void onPreExecute() {  
             Log.i(TAG, "onPreExecute() called");  
             textView.setText("loading...");  
         }  
  
  //doInBackground方法内部执行后台任务,不可在此方法内修改UI 
  @Override 
  protected String doInBackground(String... params) {  
             Log.i(TAG, "doInBackground(Params... params) called");  
  try {  
                 HttpClient client = new DefaultHttpClient();  
                 HttpGet get = new HttpGet(params[0]);  
                 HttpResponse response = client.execute(get);  
  if (response.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) {  
                     HttpEntity entity = response.getEntity();  
                     InputStream is = entity.getContent();  
  long total = entity.getContentLength();  
                     ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();  
  byte[] buf = new byte[1024];  
  int count = 0;  
  int length = -1;  
  while ((length = is.read(buf)) != -1) {  
                         baos.write(buf, 0, length);  
                         count += length;  
  //调用publishProgress公布进度,最后onProgressUpdate方法将被执行 
                         publishProgress((int) ((count / (float) total) * 100));  
  //为了演示进度,休眠500毫秒 
                         Thread.sleep(500);  
                     }  
  return new String(baos.toByteArray(), "gb2312");  
                 }  
             } catch (Exception e) {  
                 Log.e(TAG, e.getMessage());  
             }  
  return null;  
         }  
  
  //onProgressUpdate方法用于更新进度信息 
  @Override 
  protected void onProgressUpdate(Integer... progresses) {  
             Log.i(TAG, "onProgressUpdate(Progress... progresses) called");  
             progressBar.setProgress(progresses[0]);  
             textView.setText("loading..." + progresses[0] + "%");  
         }  
  
  //onPostExecute方法用于在执行完后台任务后更新UI,显示结果 
  @Override 
  protected void onPostExecute(String result) {  
             Log.i(TAG, "onPostExecute(Result result) called");  
             textView.setText(result);  
  
             execute.setEnabled(true);  
             cancel.setEnabled(false);  
         }  
  
  //onCancelled方法用于在取消执行中的任务时更改UI 
  @Override 
  protected void onCancelled() {  
             Log.i(TAG, "onCancelled() called");  
             textView.setText("cancelled");  
             progressBar.setProgress(0);  
  
             execute.setEnabled(true);  
             cancel.setEnabled(false);  
         }  
     }  
 }  

布局文件main.xml代码如下:

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
 <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" 
  android:orientation="vertical" 
  android:layout_width="fill_parent" 
  android:layout_height="fill_parent"> 
  <Button 
  android:id="@+id/execute" 
  android:layout_width="fill_parent" 
  android:layout_height="wrap_content" 
  android:text="execute"/> 
  <Button 
  android:id="@+id/cancel" 
  android:layout_width="fill_parent" 
  android:layout_height="wrap_content" 
  android:enabled="false" 
  android:text="cancel"/> 
  <ProgressBar 
  android:id="@+id/progress_bar" 
  android:layout_width="fill_parent" 
  android:layout_height="wrap_content" 
  android:progress="0" 
  android:max="100" 
  style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"/> 
  <ScrollView 
  android:layout_width="fill_parent" 
  android:layout_height="wrap_content"> 
  <TextView 
  android:id="@+id/text_view" 
  android:layout_width="fill_parent" 
  android:layout_height="wrap_content"/> 
  </ScrollView> 
 </LinearLayout> 

因为需要访问网络,所以我们还需要在AndroidManifest.xml中加入访问网络的权限:

 <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/> 

我们来看一下运行时的界面:

以上几个截图分别是初始界面、执行异步任务时界面、执行成功后界面、取消任务后界面。执行成功后,整个过程日志打印如下:

如果我们在执行任务时按下了“cancel”按钮,日志打印如下:

可以看到onCancelled()方法将会被调用,onPostExecute(Result result)方法将不再被调用。

上面介绍了AsyncTask的基本应用,有些朋友也许会有疑惑,AsyncTask内部是怎么执行的呢,它执行的过程跟我们使用Handler又有什么区别呢?答案是:AsyncTask是对Thread+Handler良好的封装,在android.os.AsyncTask代码里仍然可以看到Thread和Handler的踪迹。下面就向大家详细介绍一下AsyncTask的执行原理。

我们先看一下AsyncTask的大纲视图:

我们可以看到关键几个步骤的方法都在其中,doInBackground(Params... params)是一个抽象方法,我们继承AsyncTask时必须覆写此方法;onPreExecute()、onProgressUpdate(Progress... values)、onPostExecute(Result result)、onCancelled()这几个方法体都是空的,我们需要的时候可以选择性的覆写它们;publishProgress(Progress... values)是final修饰的,不能覆写,只能去调用,我们一般会在doInBackground(Params... params)中调用此方法;另外,我们可以看到有一个Status的枚举类和getStatus()方法,Status枚举类代码段如下:

  //初始状态 
  private volatile Status mStatus = Status.PENDING;  
  
  public enum Status {  
  /** 
          * Indicates that the task has not been executed yet. 
          */ 
         PENDING,  
  /** 
          * Indicates that the task is running. 
          */ 
         RUNNING,  
  /** 
          * Indicates that {@link AsyncTask#onPostExecute} has finished. 
          */ 
         FINISHED,  
     }  
  
 /** 
      * Returns the current status of this task. 
      * 
      * @return The current status. 
      */ 
  public final Status getStatus() {  
  return mStatus;  
     }  

可以看到,AsyncTask的初始状态为PENDING,代表待定状态,RUNNING代表执行状态,FINISHED代表结束状态,这几种状态在AsyncTask一次生命周期内的很多地方被使用,非常重要。

介绍完大纲视图相关内容之后,接下来,我们会从execute(Params... params)作为入口,重点分析一下AsyncTask的执行流程,我们来看一下execute(Params... params)方法的代码段:

 public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {  
  if (mStatus != Status.PENDING) {  
  switch (mStatus) {  
  case RUNNING:  
  //如果该任务正在被执行则抛出异常 
  //值得一提的是,在调用cancel取消任务后,状态仍未RUNNING 
  throw new IllegalStateException("Cannot execute task:" 
                             + " the task is already running.");  
  case FINISHED:  
  //如果该任务已经执行完成则抛出异常 
  throw new IllegalStateException("Cannot execute task:" 
                             + " the task has already been executed " 
                             + "(a task can be executed only once)");  
             }  
         }  
  
  //改变状态为RUNNING 
         mStatus = Status.RUNNING;  
  
  //调用onPreExecute方法 
         onPreExecute();  
  
         mWorker.mParams = params;  
         sExecutor.execute(mFuture);  
  
  return this;  
     }  

代码中涉及到三个陌生的变量:mWorker、sExecutor、mFuture,我们也会看一下他们的庐山真面目:

关于sExecutor,它是java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的实例,用于管理线程的执行。代码如下:

 private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;  
  private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;  
  private static final int KEEP_ALIVE = 10;  
  
 //新建一个队列用来存放线程 
  private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =  
  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);  
 //新建一个线程工厂 
  private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {  
  private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);  
  //新建一个线程 
  public Thread newThread(Runnable r) {  
  return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());  
        }  
    };  
 //新建一个线程池执行器,用于管理线程的执行 
  private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,  
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);  

mWorker实际上是AsyncTask的一个的抽象内部类的实现对象实例,它实现了Callable<Result>接口中的call()方法,代码如下:

 private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {  
         Params[] mParams;  
     }  

而mFuture实际上是java.util.concurrent.FutureTask的实例,下面是它的FutureTask类的相关信息:

 /** 
  * A cancellable asynchronous computation. 
  * ... 
  */ 
 public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {  
 public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {  
  /** 
      * Sets this Future to the result of its computation 
      * unless it has been cancelled. 
      */ 
  void run();  
 }  

可以看到FutureTask是一个可以中途取消的用于异步计算的类。

下面是mWorker和mFuture实例在AsyncTask中的体现:

  private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;  
  private final FutureTask<Result> mFuture;  
  
 public AsyncTask() {  
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {  
  //call方法被调用后,将设置优先级为后台级别,然后调用AsyncTask的doInBackground方法 
  public Result call() throws Exception {  
                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);  
  return doInBackground(mParams);  
            }  
        };  
  
  //在mFuture实例中,将会调用mWorker做后台任务,完成后会调用done方法 
        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {  
  @Override 
  protected void done() {  
                Message message;  
                Result result = null;  
  
  try {  
                    result = 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) {  
  //发送取消任务的消息 
                    message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL,  
  new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));  
                    message.sendToTarget();  
  return;  
                } catch (Throwable t) {  
  throw new RuntimeException("An error occured while executing " 
                            + "doInBackground()", t);  
                }  
  
  //发送显示结果的消息 
                message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,  
  new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));  
                message.sendToTarget();  
            }  
        };  
    }  

 我们看到上面的代码中,mFuture实例对象的done()方法中,如果捕捉到了CancellationException类型的异常,则发送一条“MESSAGE_POST_CANCEL”的消息;如果顺利执行,则发送一条“MESSAGE_POST_RESULT”的消息,而消息都与一个sHandler对象关联。这个sHandler实例实际上是AsyncTask内部类InternalHandler的实例,而InternalHandler正是继承了Handler,下面我们来分析一下它的代码:

 private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1; //显示结果 
  private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;    //更新进度 
  private static final int MESSAGE_POST_CANCEL = 0x3;  //取消任务 
  
  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 
  //调用AsyncTask.finish方法 
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);  
  break;  
  case MESSAGE_POST_PROGRESS:  
  //调用AsyncTask.onProgressUpdate方法 
                 result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);  
  break;  
  case MESSAGE_POST_CANCEL:  
  //调用AsyncTask.onCancelled方法 
                    result.mTask.onCancelled();  
  break;  
            }  
        }  
    }  

我们看到,在处理消息时,遇到“MESSAGE_POST_RESULT”时,它会调用AsyncTask中的finish()方法,我们来看一下finish()方法的定义:

 private void finish(Result result) {  
  if (isCancelled()) result = null;  
         onPostExecute(result);  //调用onPostExecute显示结果 
         mStatus = Status.FINISHED;  //改变状态为FINISHED 
     }  

原来finish()方法是负责调用onPostExecute(Result result)方法显示结果并改变任务状态的啊。

另外,在mFuture对象的done()方法里,构建一个消息时,这个消息包含了一个AsyncTaskResult类型的对象,然后在sHandler实例对象的handleMessage(Message msg)方法里,使用下面这种方式取得消息中附带的对象:

 AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;  

这个AsyncTaskResult究竟是什么呢,它又包含什么内容呢?其实它也是AsyncTask的一个内部类,是用来包装执行结果的一个类,让我们来看一下它的代码结构:

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

看以看到这个AsyncTaskResult封装了一个AsyncTask的实例和某种类型的数据集,我们再来看一下构建消息时的代码:

 //发送取消任务的消息 
 message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL,  
  new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));  
 message.sendToTarget();  
 //发送显示结果的消息 
 message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,  
  new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));  
 message.sendToTarget();  

在处理消息时是如何使用这个对象呢,我们再来看一下:

 result.mTask.finish(result.mData[0]);  
 result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);  

概括来说,当我们调用execute(Params... params)方法后,execute方法会调用onPreExecute()方法,然后由ThreadPoolExecutor实例sExecutor执行一个FutureTask任务,这个过程中doInBackground(Params... params)将被调用,如果被开发者覆写的doInBackground(Params... params)方法中调用了publishProgress(Progress... values)方法,则通过InternalHandler实例sHandler发送一条MESSAGE_POST_PROGRESS消息,更新进度,sHandler处理消息时onProgressUpdate(Progress... values)方法将被调用;如果遇到异常,则发送一条MESSAGE_POST_CANCEL的消息,取消任务,sHandler处理消息时onCancelled()方法将被调用;如果执行成功,则发送一条MESSAGE_POST_RESULT的消息,显示结果,sHandler处理消息时onPostExecute(Result result)方法被调用。

经过上面的介绍,相信朋友们都已经认识到AsyncTask的本质了,它对Thread+Handler的良好封装,减少了开发者处理问题的复杂度,提高了开发效率,希望朋友们能多多体会一下。

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