原标题:Android异步任务AsyncTask的使用与原理分析
AsyncTask的使用
分析AsyncTask原理之前,还是好好学习一下它的具体使用方法。
AsyncTask简介
在Android中,我们更新UI的操作必须要在主线程(UI线程)中进行,而下载图片、文件这种操作必须要在子线程中进行,Android为我们提供了Handler机制,实现了子线程与主线程之间的通信。通常做法就是先new出一个子线程Thread,在子线程中完成下载操作后,通过handler发送一条Message给主线程,主线程收到消息后,就可以进行UI的更新工作了,如下:
可以看到,每次要进行下载工作,我们就得先创建出Thread,然后在主线程中写好handler,为了对这个过程进行封装,Android提供了AsyncTask异步任务,AsyncTask对线程和handler进行了封装,使得我们可以直接在AsyncTask中进行UI的更新操作,就好像是在子线程进行UI更新一样。
创建AsyncTask子类
AsyncTask是一个抽象类,我们必须写一个子类继承它,在子类中完成具体的业务下载操作。为了对各种情况更好的封装,AsyncTask抽象类指定了三个泛型参数类型,如下:
其中,三个泛型类型参数的含义如下:
Params:开始异步任务执行时传入的参数类型,即doInBackground()方法中的参数类型;
Progress:异步任务执行过程中,返回下载进度值的类型,即在doInBackground中调用publishProgress()时传入的参数类型;
Result:异步任务执行完成后,返回的结果类型,即doInBackground()方法的返回值类型;
有了这三个参数类型之后,也就控制了这个AsyncTask子类各个阶段的返回类型,如果有不同业务,我们就需要再另写一个AsyncTask的子类进行处理。
AsyncTask的回调方法
前面我们说过,AsyncTask对线程和handler进行了封装,那它的封装性体现在哪里呢?其实,AsyncTask的几个回调方法正是这种封装性的体现,使得我们感觉在子线程进行UI更新一样。一个基本的AsyncTask有如下几个回调方法:
(1)onPreExecute():在执行后台下载操作之前调用,运行在主线程中;
(2)doInBackground():核心方法,执行后台下载操作的方法,必须实现的一个方法,运行在子线程中;
(3)onPostExecute():后台下载操作完成后调用,运行在主线程中;
因此,AsyncTask的基本生命周期过程为:onPreExecute() --> doInBackground() --> onPostExecute()。其中,onPreExecute() 和onPostExecute()分别在下载操作前和下载操作后调用,同时它们是在主线程中进行调用,因此可以在这两个方法中进行UI的更新操作,比如,在onPreExecute()方法中,将下载等待动画显示出来,在onPostExecute()方法中,将下载等待动画进行隐藏。
如果我们想向用户展示文件的下载进度情况,这时,我们可以在doInBackground()下载操作中,调用publishProgress(),将当前进度值传入该方法,而publishProgress()内部会去调用AsyncTask的另一个回调方法:
(4)onProgressUpdate():在下载操作doInBackground()中调用publishProgress()时的回调方法,用于更新下载进度,运行在主线程中;
因此,在需要更新进度值时,AsyncTask的基本生命周期过程为:onPreExecute() --> doInBackground() --> publishProgress() --> onProgressUpdate() --> onPostExecute()。
可以看到,AsyncTask的优秀之处在于几个回调方法的设置上,只有donInBackground()是运行在子线程的,其他三个回调方法都是在主线程中运行,因此,只要在AsyncTask中,就可以实现文件的后台下载、UI的更新操作。
好了,明白了如何创建一个AsyncTask,以及AsyncTask的几个回调方法的调用时机,我们就可以来实战体验一下。在例子中,我们去下载一张图片,并通过进度条显示下载的进度。
首先实现一个AsyncTask的具体实现类,进行图片的下载,如下:
上面doInBackground()中获取进度值时,我们只是为了做一个进度值更新调用的演示,实际项目文件下载中,我们可能会对拿到的输入流进行处理,比如读取输入流将文件保存到本地,在读取输入流的时候,我们就可以获取到已经读取的输入流大小作为进度值了,如下:
在MainActivity中使用:
布局文件如下:
效果如下:
由于需要联网,注意在AndroidManifest.xml中加入网络访问权限。
取消下载任务
我们先来看两个现象。 我们在布局中加一个按钮,点击这个按钮再加载一次图片,布局如下:
因此,在MainActivity中,我们就需要加入loadImage方法,如下:
现象一:在loadImage()方法中,我们直接再次通过asyncTask.execute()执行加载。看看此时效果如何:
onCreate中初始加载完一次图片后,我们点击“加载图片”按钮,此时程序直接崩溃了!这是因为,每一个new出的AsyncTask只能执行一次execute(),如果同一个AsyncTask多次执行execute()执行将会报错。
现象二:我们来修改loadImage()方法,在该方法中,我们在打开自身MainActivity,使得多次初始化的时候进行加载,如下:
此时效果如下:
在第一次运行程序进入MainActivity,执行execute但在显示出图片之前,立即点击“加载图片”按钮,新打开一个MainActivity,我们发现这个MainActivity的进度条没有立即展示出进度出来,说明这个MainActivity的AsyncTask没有立即执行doInBackground(),这是因为AsyncTask内部使用的是线程池,相当于里面有一个线程队列,执行一次execute时会将一个下载任务加入到线程队列,只有前一个任务完成了,下一个下载任务才会开始执行。
为了达到我们想要的效果,我们自然想到把上一个任务给取消掉。的确,AsyncTask为我们提供了cancel()方法来取消一个任务的执行,但是要注意的是,cancel方法并没有能力真正去取消一个任务,其实只是设置这个任务的状态为取消状态,我们需要在doInBackground()下载中进行检测,一旦检测到该任务被用户取消了,立即停止doInBackground()方法的执行。
我们先修改MainActivity,根据不同业务需求,在不同地方进行任务的取消,我们这里在onPause()中进行任务的取消,在MainActivity方法中加入onPause()方法,如下:
继续修改AsyncTask,在这里面进行任务是否被取消的检测,这里我们只简单修改下doInBackground()和onProgressUpdae()方法,实际项目中开自己的业务逻辑来控制,如下:
在doInBackground()的for循环更新进度过程中,我们持续不断的监听任务十分被取消,一旦取消了,尽快退出doInBackground的执行,现在运行效果如下:
可以看到,现在每次点击“加载图片”按钮,新的界面都会立即更新进度条,我们就业把前面的任务给取消掉了。
使用小结:
(1)AsyncTask中,只有doInBackground()方法是处于子线程中运行的,其他三个回调onPreExecute()、onPostExecute()、onProgressUpdate()都是在UI线程中进行,因此在这三个方法里面可以进行UI的更新工作;
(2)每一个new出的AsyncTask只能执行一次execute()方法,多次运行将会报错,如需多次,需要新new一个AsyncTask;
(3)AsyncTask必须在UI线程中创建实例,execute()方法也必须在UI线程中调用;
AsyncTask内部实现原理
进入AsyncTask源码,简单分析一下AsyncTask的内部实现。前面说到,AsyncTask内部封装了异步任务队列和Handler,那我们就从这两块入手。
AsyncTask的内部异步队列
在我们上面那个例子中,讲到第二个现象时,就可以直观的看到,AsyncTask的内部肯定是基于工作队列这种方式的,每次执行execute()就会把当前的任务加入到工作队列中。但是大家有没有发现这么个问题,我每次点击“加载图片”按钮,都会进入MainActivity的onCreate方法中去新建一个AsyncTask的对象,既然对象都是新的了,为什么AsyncTask中的工作队列还是能够正常管理呢?这就说明,AsyncTask内部的线程池、工作队列的定义都应该是static的,而static定义的变量是属于进程范围内的,只有这样,这些static的变量才能交给AsyncTask这个类来管理,而不是AsyncTask的具体子类对象。如下部分变量声明:
可以看到,优线程池有关的都定义为了static类型,其中,SERIAL_EXECUTOR内部就定义了一个任务队列ArrayDeque mTasks,当我们调用AsyncTask的execute()时,就会将当前任务加入到该队列中。先来看执行AsyncTask的execute()时的情景:
AsyncTask的execute()交给了executeOnExecutor()方法,将将默认的线程池作为参数传进来,进入executeOnExecutor方法中:
上面第一步,先判断当前AsyncTask是否正在运行或已经执行完毕,如果正在执行或执行完毕再次执行将抛出异常,这也正是我们前面在使用的时候谈到,同一个AsyncTask不能多次进行execute()的原因!到了第三步的时候,先去调用一下onPreExecute()方法,因为executeOnExecutor方法本身就是在UI线程中运行的,所以onPreExecute也会在UI线程中运行。第四步,才会开始讲当前AsyncTask任务加入到队列中,我们进入默认的线程池中去看一下:
在第四步执行execute时,实际就是调用的SerialExecutor中的execute方法,在这里面,先创建了一个Runnable对象,然后将这个Runnable对象添加到任务队列mTasks中,在当执行到这个Runnable时调用scheduleNext去队列中取出一个任务,然后交给另一个线程池去真正执行这个任务。
关于线程池相关知识,可以看一下这篇文章《Java笔试面试题整理第六波》。
与UI线程进行交互-handler
AsyncTask内部通过自定义的static类型的InternalHandler和UI线程进行交互。InternalHandler实现如下:
每当收到子线程发来的和UI线程进行通信的handler请求时,先从Message中拿到子线程发来的结果参数AsyncTaskResult,AsyncTaskResult里面封装了AsyncTask对象和数据信息,如下:
然后根据不同状态调用不同方法,如果是MESSAGE_POST_RESULT状态,就调用AsyncTask的finish()方法,finish方法中会去判断当前任务十分被cancel,如果没有cancel则开始回调onPostExecute()方法;如果状态是MESSAGE_POST_PROGRESS,则回调onProgressUpdate()方法。
当子线程需要和UI线程进行通信时,就会通过这个handler,往UI线程发送消息。需要通过handler来发送消息,肯定是在子线程异步任务的时候才需要,在AsyncTask中需要handler的地方其实就是两个地方,一个是doInBackground()在运行过程中,需要更新进度值的时候;一个是doInBackground()运行完成后,需要回到到UI线程中的onPostExecute()方法的时候。
对于一:我们在doInBackground()中调用publicProgress()进行进度值的更新,因此在publicProgress()中肯定会有handler的身影,如下:
对于二:其实就是一个异步任务执行完后后的返回处理,而FutureTask正是处理处理Runnable运行返回结果的。
在以上所述的executeOnExecutor方法中第四步,我们在执行execute(mFuture),传入了一个mFuture,mFuture是在初始化AsyncTask的时候进行构建的,如下:
在上面的postResultIfNotInvoked()中会通过handler进行消息的发送。
AsyncTask原理总结:
AsyncTask主要是对异步任务和handler的封装,在处理异步任务时,AsyncTask内部使用了两个线程池,一个线程池sDefaultExecutor是用来处理用户提交(执行AsyncTask的execute时)过来的异步任务,这个线程池中有一个Runnable异步任务队列ArrayDeque mTasks ,把提交过来的异步任务放到这个队列中;另一个线程池THREAD_POOL_EXECUTOR,用来真正执行异步任务的。在处理handler时,自定义了一个InternalHandler,在publicProgress()和doInBackground()运行完成后,会通过这个handler往UI线程发送Message。
AsyncTask在使用中的一个特殊情况
我们在使用AsyncTask的时候,一般会在onPreExecute()和onPostExecute()中进行UI的更新,比如等待图片的显示、进度条的显示...当我们一个Activity中正在使用AsyncTask进行文件的下载时,如果此时屏幕发生了旋转,Activity会进行re-onCreate,又会创建一个AsyncTask进行文件的下载,这个正是我们前面将取消任务的时候谈到的第二个现象,我们只需要在onPause()中进行取消cancel()即可。但是这样仅仅是解决了发生等待的情况,因为Activity再次进入了onCreate()方法,还是会进行文件的下载,为了解决这个问题,一种方案是通过判断onCreate(Bundle savedInstanceState)方法参数中的savedInstanceState==null?来判断是哪种情况,只有savedInstanceState==null时才去创建新的AsyncTask。
AsyncTask和Handler的比较
AsyncTask
优点:AsyncTask是一个轻量级的异步任务处理类,轻量级体现在,使用方便、代码简洁上,而且整个异步任务的过程可以通过cancel()进行控制;
缺点:不适用于处理长时间的异步任务,一般这个异步任务的过程最好控制在几秒以内,如果是长时间的异步任务就需要考虑多线程的控制问题;当处理多个异步任务时,UI更新变得困难。
Handler
优点:代码结构清晰,容易处理多个异步任务;
缺点:当有多个异步任务时,由于要配合Thread或Runnable,代码可能会稍显冗余。
总之,AsyncTask不失为一个非常好用的异步任务处理类,只要不是频繁对大量UI进行更新,可以考虑使用;而Handler在处理大量UI更新时可以考虑使用。
来自:CSDN-山代王
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