Android中的AsyncTask使用详解

AsyncTask使用

AsyncTask是一个泛型类,它提供了Params,Progress,Result三个泛型参数。Params用来指定异步任务的参数类型,Progress指定后台任务执行进度的参数类型,Result指定后台任务返回的参数类型,它有以下4个主要方法:

  • onPreExecute()主线程中执行,开始异步任务之前调用,用于准备工作
  • doInBackground(Params...params) 执行在线程池中,执行异步任务的主要方法。它内部可以调用publishProgress(Progress...values)来通知onProgressUpdate更新进度,它还需要返回Result给onPostExecute(Result result)方法
  • onProgressUpdate(Progress...values) 主线程中执行,主要用于更新进度
  • onPostExecute(Result result) 主线程中执行,异步任务执行结束后调用

除此之外,它还提供了一个onCancelled()方法,当异步任务被取消时此方法被调用,并且onPostExecute(Result result) 不再执行。

典型的AsyncTask用法如下:

//自定义Task
class MyTask extends AsyncTask {

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            super.onPreExecute();
        }
        @Override
        protected Bitmap doInBackground(String... params) {
            InputStream is = null;
            ByteArrayOutputStream baos = null;
            byte[] data = null;
            try {
                HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection)new URL(params[0]).openConnection();
                is = connection.getInputStream();
                int totalLength =0;
                totalLength = connection.getContentLength();
                baos = new ByteArrayOutputStream();
                byte[] buf = new byte[128];
                int length ;
                int count = 0;
                while ((length = is.read(buf)) != -1) {
                    baos.write(buf, 0, length);
                    count += length;
                    publishProgress(count * 1.0f / totalLength);
                }
                data = baos.toByteArray();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            Bitmap bitmap= BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length);
            //Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);//返回null
            Log.d("mytask", "BitMap is " + bitmap);
            return bitmap;
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Float... values) {
            Log.d("mytask", "Progress is " + values[0]*100 + "%");
        }
        @Override
        protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {
            MyImage.setImageBitmap(bitmap);
        }
    }
//主线程中调用task:
new MyTask().execute("http://192.168.1.105:8080/largeicon.png");

使用AsyncTask有几点注意事项:

  • Asynctask对象必须在主线程创建
  • execute方法必须在主线程调用
  • 不要在外部手动调用AsyncTask的四个主要内部方法
  • 一个AsyncTask对象只能执行一次,否则会报错
  • AsyncTask的执行除了execute之外,还有executeOnExecutor方法

AsyncTask源码解析:

我们从execute方法作为入口,开始一步一步看一下AsyncTask是怎样工作的,execute源码如下:

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

可以看到,调用AsyncTask的execute方法之后,除了我们传入的参数之外,它另外加了一个sDefaultExecutor,这是一个调度任务用的串行线程池,稍后会详细介绍,实际上执行的是executeOnExecutor方法,源码如下:

public final AsyncTask 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;
    }

首先会进入状态判断,如果任务已经在执行,或者执行过了,会抛出异常,这也就是为什么一个AsyncTask只能执行一次的原因了。

继续往下,onPreExecute() 在这里执行了,此时还没有出现与线程相关的操作,所以onPreExecute()一定是运行在主线程的。

下面的两句就是执行异步任务的核心了,首先将传入的参数赋值给了mWorker.mParams,然后调用exec.execute(mFuture),这里的exec默认情况下是sDefaultExecutor,这里调用了它的execute方法。

上面已经提到了,sDefaultExecutor是一个执行调度任务的线程池,它指向的是AsyncTask类中的静态变量,SERIAL_EXECUTOR,也就是说,所有的AsyncTask对象,都是通过一个线程池来调度的,它就是SERIAL_EXECUTOR

从名字就可以看出,SERIAL_EXECUTOR是串行的,源码如下:

//定义SERIAL_EXECUTOR 
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();

//SerialExecutor类:
private static class SerialExecutor implements Executor {
        final ArrayDeque mTasks = new ArrayDeque();
        Runnable mActive;

        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);
            }
        }
    }

逐步分析一下SerialExecutor 的内容,首先定义了一个队列mTasks,用来存放它接收到的任务。在execute方法中,首先在队列mTasks的尾部添加一个任务,这个任务的内容包括两个部分:

  1. 执行参数Runnable对象run方法(这里的参数是mFuture,稍后会查看run方法的内容)
  2. 执行scheduleNext

注意,mTasks.offer(.....);这一步只是将任务添加到队列的尾部,实际上并未执行。

直到if (mActive == null),执行任务之前会进行判断。如果这是AsyncTask对象的第一次执行,那么条件成立,调用scheduleNext,在这里先将mActive指向下一个任务,然后又调用了THREAD_POOL_EXECUTORexecute方法,在这里异步任务将得到最终的执行。

注意synchronized 的存在,使得线程池只能有一个线程来执行Runnable对象,从而保证了任务会按添加顺序串行执行。

异步任务开始执行以后,由于mTasks的任务中包含了scheduleNext,所以,只要队列中还有任务,执行完一个之后会继续执行下一个,直到任务全部执行完毕。

这里我们先不分析THREAD_POOL_EXECUTOR,只需要知道,它是AsyncTask的最终执行者。再回到mTasks,可以看到执行任务时调用的是mFuture的run方法。

相关的关键代码如下:

//AsyncTask构造函数中对mWorker ,和mFuture赋值
//mWorker是一个Runnable对象,封装了doInBackground和postResult方法,等待执行。只有它内部封装的方法会在子线程执行
mWorker = new WorkerRunnable() {
            public Result call() throws Exception {     ---------->###1
                mTaskInvoked.set(true);
                Result result = null;
                try {
                    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
               //后台任务执行方法
                    result = doInBackground(mParams);
                    Binder.flushPendingCommands();
                } catch (Throwable tr) {
                    mCancelled.set(true);
                    throw tr;
                } finally {
                    postResult(result);//该方法通过Handler将消息发送到主线程
                }
                return result;
            }
        };

        mFuture = new FutureTask(mWorker) {
            @Override
            protected void done() {
                try {
                 ......
        };

//mFuture 对应FutureTask类,主要方法如下
//mFuture 赋值时调用此构造函数,将mWorker传递给了成员变量callable ;
 public FutureTask(Callable callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }

//mFuture 的run方法
public void run() {
        if (state != NEW ||
            !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
//取出callable,实际上就是传入的mWorker
            Callable c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
//执行mWorker的call方法,并返回结果,call方法在AsyncTask构造函数中对mWorker赋值时覆写,上文###1处
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
......
        }

到这里,整个逻辑就清楚了。 AsyncTask将doInBackground方法封装到mWorker中 ,mFuture 又接管了mWorker 的执行,最后将mFuture 交给THREAD_POOL_EXECUTOR的execute方法,最后doInBackground会在THREAD_POOL_EXECUTOR中运行。

THREAD_POOL_EXECUTOR

通过名字我们也能大致猜到,这是一个线程池。它的创建代码如下:

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;

    static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;

实际上,AsyncTask中构建了一个核心线程数等于CPU核心数+1,最大线程数为CPU核心数2倍的线程池,用来执行AsyncTask任务。

通过上边的分析,我们可以看到,虽然AsyncTask任务最终是在线程池中执行的,但是由于SerialExecutor的存在,线程会被丢进队列中,从第一个开始排队执行,所以仍然是串行的。

实际上Android在这里有过几次变动,在Android1.6之前是串行的,1.6-3.0采用线程池并行处理,3.0以后又改为串行处理了,但是我们可以通过executeOnExecutor来指定AsyncTask使用线程池来并行处理:

new MyTask().executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"http://192.168.1.105:8080/largeicon.png");

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