Android AsyncTask实现原理和使用技巧分享

为什么要用AsyncTask

我们写App都有一个原则,主线程不能够运行需要占用大量CPU时间片的任务,如大量复杂的浮点运算,较大的磁盘IO操作,网络socket等,这些都会导致我们的主线程对用户的响应变得迟钝,甚至ANR,这些会使应用的用户体验变差,但是有时又的确需要执行这些耗时的任务,那么我们通常可以使用AsyncTask或者new Thread 来处理,这样把任务放入工作线程中执行,不会占用主线程的时间片,所以主线程会及时响应用户的操作,如果使用new Thread来执行任务,那么如果需要中途取消任务执行或者需要返回任务执行结果,就需要我们自己维护很多额外的代码,而AsyncTask是基于concurrent架包提供的并发类实现的,上面的二个需求都已经帮我们封装了,这也是我们选择AsyncTask的原因。

怎么用AsyncTask

我们还是简单介绍下AsyncTask一些使用示例。我们先新建一个类DemoAsyncTask继承AsyncTask,因为AsyncTask是抽象类,其中doInBackground方法必须重写。

private class DemoAsyncTask extends AsyncTask<String, Void, Void> {
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
    }

    @Override
    protected Void doInBackground(String... params) {
        return null;
    }   

    @Override
    protected void onPostExecute(Void aVoid) {
        super.onPostExecute(aVoid);
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Void... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
    }

    @Override
    protected void onCancelled(Void aVoid) {
        super.onCancelled(aVoid);
    }

    @Override
    protected void onCancelled() {
        super.onCancelled();
    }
}

DemoAsyncTask task = new DemoAsyncTask();
task.execute("demo test AsyncTask");
//task.executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR, "test");
//myTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, "test");

简单分析下

上面就是AsyncTask最简单的使用方法,我们上面重写的方法中,onInBackground方法运行在工作线程,其他的方法全部运行在主线程,另外它的运行方式Android提供给我们2个方法,上面都列出了。

  • 1.第一个方法会使用默认的Executor执行我们的任务, 其实也就是SERIAL_EXECUTOR,SERIAL_EXECUTOR我们其实也是可以通过方法去自定义的,Android帮我们的默认实现是逐个执行任务,也就是单线程的,关于AsyncTask的任务执行是单线程实现还是多线程实现还有一段很有意思的历史,较早的版本是单线程实现,从Android2.X开始,Google又把它改为多线程实现,后来Google发现,多线程实现的话,会有很多需要保证线程安全的额外工作留给开发者,所以从Android3.0开始,又把默认实现改为单线程了,今天我们演示的是Framwork代码版本是21(Android5.0)。
  • 2.同时也提供了多线程实现的接口,即我们上面写的最后一行代码 AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR。 public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) { return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params); } private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

其实相信大家平时工作学习中经常使用AsyncTask,我们直接去看AsyncTask类源码(插一句题外话,平时大家也可以把自己工作学习中的心得体会总结一下,记下来~~)

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

AsyncTask抽象类,有三个泛型参数类型,第一个是你需要传递进来的参数类型,第二个是任务完成进度的类型一般是Integer,第三个是任务完成结果的返回类型,有时这些参数不是全部需要,不需要的设为Void即可,另外Result只有一个,但Params可以有多个。 我们可以看到AsyncTask的默认构造器初始化了二个对象,mWorker和mFuture。

private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
private final FutureTask<Result> mFuture;
    mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
        public Result call() throws Exception {
            mTaskInvoked.set(true);

            Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
            //noinspection unchecked
            return postResult(doInBackground(mParams));
        }
    };

    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 occured while executing doInBackground()",
                        e.getCause());
            } catch (CancellationException e) {
                postResultIfNotInvoked(null);
            }
        }
    };

mWoker实现了Callback接口,Callback接口是JDK1.5加入的高级并发架包里面的一个接口,它可以有一个泛型返回值。

public interface Callable<V> {
/**
 * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
 *
 * @return computed result
 * @throws Exception if unable to compute a result
 */
V call() throws Exception;
}

FutureTask实现了RunnableFuture接口,RunnableFuture接口是JDK提供的,看名称就知道它继承了Runnable和Future接口,mFuture是FutureTask的一个实例,可以直接被Executor类实例execute。我们来继续看AsyncTask的execute方法。

public final AsyncTask<Params, Progress, Result>     execute(Params... params) {
    return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}
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;
}

先调用onPreExecute()方法,此时还在主线程(严格来说是调用AsyncTask执行的线程),然后exec.execute(mFuture),把任务交给exec处理,execute mFuture其实就是invoke mWoker,然后调用postResult(doInBackground(mParams)),此时已经运行在工作线程池,不会阻塞主线程。然后给mHandler发送MESSAGE_POST_RESULT消息,然后调用finish方法,如果isCancelled,回调onCancelled,否则回调onPostExecute。

private Result postResult(Result result) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
            new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
    message.sendToTarget();
    return result;
}
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
                result.mTask.finish(result.mData[0]);
                break;
            case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                break;
        }
    }
}
private void finish(Result result) {
    if (isCancelled()) {
        onCancelled(result);
    } else {
        onPostExecute(result);
    }
    mStatus = Status.FINISHED;
}

现在其实我们已经把AsyncTask整个执行任务的过程走完了,其中暴露给我们的那几个回调方法也都走到了。现在我们回过头来看,AsyncTask其实只是对JDK 1.5提供的高级并发特性,concurrent架包做的一个封装,方便开发者来处理异步任务,当然里面还有很多细节处理的方法值得大家学习,如任务执行进度的反馈,任务执行原子性的保证等,这些留给大家自己学习了。

使用AsyncTask一点小技巧

我们以一个实例来说明,“点击按钮开始下载QQAndroid安装包,然后显示一个对话框来反馈下载进度”。我们先初始化一个对话框,由于要显示进度,我们用Github上面一个能够显示百分比的进度条 NumberProgressbar,启动任务的按钮我们使用* circlebutton*,一个有酷炫动画的按钮,Github上面有很多非常好的开源项目,当然炫酷的控件是其中一部分了,后面有机会,会去学习一些比较流行的控件它们的实现原理,今天就暂且拿来主义了~~。

  • 1.先初始化进度条提示对话框。 builder = new AlertDialog.Builder( MainActivity.this); LayoutInflater inflater = LayoutInflater.from(MainActivity.this); mDialogView = inflater.inflate(R.layout.progress_dialog_layout, null); mNumberProgressBar = (NumberProgressBar)mDialogView.findViewById(R.id.number_progress_bar); builder.setView(mDialogView); mDialog = builder.create();
  • 2.设置按钮点击事件。 findViewById(R.id.circle_btn).setOnClickListener(new View.OnClickListener(){ @Override public void onClick(View v) { dismissDialog(); mNumberProgressBar.setProgress(0); myTask = new MyAsyncTask(); myTask.execute(qqDownloadUrl); } });
  • 3.DownloadAsyncTask实现,有点长。 private class DownloadAsyncTask extends AsyncTask<String , Integer, String> { @Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); mDialog.show(); } @Override protected void onPostExecute(String aVoid) { super.onPostExecute(aVoid); dismissDialog(); } @Override protected void onProgressUpdate(Integer... values) { super.onProgressUpdate(values); mNumberProgressBar.setProgress(values[0]); } @Override protected void onCancelled(String aVoid) { super.onCancelled(aVoid); dismissDialog(); } @Override protected void onCancelled() { super.onCancelled(); dismissDialog(); } @Override protected String doInBackground(String... params) { String urlStr = params[0]; FileOutputStream output = null; try { URL url = new URL(urlStr); HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection)url.openConnection(); String qqApkFile = "qqApkFile"; File file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/" + qqApkFile); if (file.exists()) { file.delete(); } file.createNewFile(); InputStream input = connection.getInputStream(); output = new FileOutputStream(file); int total = connection.getContentLength(); if (total <= 0) { return null; } int plus = 0; int totalRead = 0; byte[] buffer = new byte[4*1024]; while((plus = input.read(buffer)) != -1){ output.write(buffer); totalRead += plus; publishProgress(totalRead * 100 / total); if (isCancelled()) { break; } } output.flush(); } catch (MalformedURLException e) { e.printStackTrace(); if (output != null) { try { output.close(); } catch (IOException e2) { e2.printStackTrace(); } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); if (output != null) { try { output.close(); } catch (IOException e2) { e2.printStackTrace(); } } } finally { if (output != null) { try { output.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } return null; } } 这样一个简单的下载文件文件就基本实现了,到目前为止谈不上技巧,但是现在我们有一个问题,就是如果我们的Activity正在后台执行一个任务,可能耗时较长,那用户可能会点击返回退出Activity或者退出App,那么后台任务不会立即退出,如果AsyncTask内部有Activity中成员变量的引用,还会造成Activity的回收延时,造成一段时间内的内存泄露,所以我们需要加上下面的第四步处理。
  • 4.onPause中判断应用是否要退出,从而决定是否取消AsyncTask执行。 @Override protected void onPause() { super.onPause(); if (myTask != null && isFinishing()) { myTask.cancel(false); } } 这样我们的异步任务就会在Activity退出时,也随之取消任务执行,顺利被系统销毁回收,第四步很多时候会被遗漏,而且一般也不会有什么致命的问题,但是一旦出问题了,就很难排查,所以遵循编码规范还是有必要的。

小结

AsyncTask的基本实现原理我们已经清楚了,同时我们也介绍了一个使用AsyncTask要注意的一个小技巧,希望大家读完能有所收获O(∩_∩)O,对了今天第一次用MarkDown编辑,排版还不是很熟悉,但是感觉高大上~

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