Android异步之旅：探索AsyncTask

前言： 

在Android应用程序开发中，异步操作是非常常见的需求。比如，我们可能需要在后台线程中执行网络请求、数据库操作或者其他耗时的任务，而不阻塞UI线程。为了实现这些异步操作，Android提供了多种方式，其中之一就是使用AsyncTask类。

1.什么是AsyncTask？

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     AsyncTask是一种轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终的结果传递给主线程并在主线程中更新UI。（两个线程池+Handler）

2.介绍AsyncTask类的泛型参数和核心方法

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AsyncTask是一个抽象的泛型类，它提供了Params，Progress和Result这三个泛型参数。

public abstract class AsyncTask

其中，

• Params表示参数的类型
• Progress表示后台任务的执行进度和类型
• Result表示后台任务的返回结果

AsyncTask类提供了四个核心方法（按照执行顺序介绍）：

1️⃣onPreExecute():在主线程中执行，用于准备工作。

2️⃣doInBackground(Params...params):在线程池中执行，用于执行异步任务。在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务的进度，publishProgress方法调用onProgressUpdate方法。

3️⃣onProgressUpdate(Progress...values):在主线程中执行，当后台任务的执行进程发送变化时此方法会被调用。

4️⃣onPostExecute(Result result):在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用。

AsyncTask还提供了onCancelled()方法，它同样在主线程中执行，当异步任务被取消时，onCancelled会被调用，这个时候，onPostExecute则不会被调用。

3.如何使用AsyncTask？

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使用AsyncTask的步骤：

步骤一：继承AsyncTask类，并实现它的几个回调方法，比如doInBackground()方法用来执行后台任务，onPostExecute()方法用来更新UI。

步骤二：在UI线程中创建AsyncTask的实例，并调用execute()方法来启动异步操作。

示例：

在Activity中，创建一个子类来继承AsyncTask，完成以下任务：

1.展示ProgressDialog

2.发送网络请求

3.关闭ProgressDialog

代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
       new AsyncTask_test().execute("");
    }
​
    public static ProgressDialog dialog;
    public class AsyncTask_test extends AsyncTask {
        @Override
        protected void onPreExecute() {
            dialog=ProgressDialog.show(MainActivity.this,"", "努力加载中");
        }
​
        @Override
        protected Long doInBackground(String... strings) {
            OkHttpClient okHttpClient = new OkHttpClient();
            Request request=new Request.Builder()
                    .url("https://www.httpbin.org/get?a=1&b=2")
                    .build();
            Response response= null;
            try {
                response = okHttpClient.newCall(request).execute();
                if(!response.isSuccessful()){
                    Log.e("xxx","网络请求失败"+response);
                }
                String responsedata=response.body().string();
                if(responsedata!=null){
                    Log.e("xxx","输出："+responsedata);
                }
            } catch (IOException e) {
                Log.e("xxx","报错"+e);
                throw new RuntimeException(e);
            }
​
            return null;
        }
​
        @Override
        protected void onPostExecute(Long aLong) {
            if(dialog!=null){
                dialog.dismiss();
            }
            super.onPostExecute(aLong);
        }
    }
}

AsyncTask在使用时的注意事项：

AsyncTask的对象必须在主线程中创建。（原因：AsyncTask的handler对象是静态的，Handler对象要切换到主线程，由于静态成员在类加载时就被初始化，因此AsyncTask必须在主线程中加载）

execute方法必须在UI线程调用。

不要在线程中直接调用onPreExecute()、onPostExecute、doInBackground和onProgressUpdate方法。

一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常。

4.AsyncTask的工作原理

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工作原理：

➡️当asyncTask执行execute()方法的时候，会先调用onPreExecute()方法。

➡️然后调用SERIAL_EXECUTOR的execute(mFuture)，把任务加入到队列的尾部等待执行。

➡️执行的时候调用THREAD_POOL_EXECUTOR的execute(mFuture)方法。

➡️mFuture调用mWorker的call()方法，在call()方法中调用了dolnBackground()方法，并在最后调用了postResult()方法。

➡️postResult()方法也就是通过Handler发送消息给主线程，在主线程中调用AsyncTask的finish()方法，来决定是调用onCancelled()还是onPostExecute()方法。

源码解析：

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

其中，sDefaultExecutor是一个串行的线程池，一个进程中所有的AsyncTask全部在这个串行的线程池中排队执行。在executeOnExecutor方法中，AsyncTask的onPreExecute方法最先执行，然后线程池开始执行，下面是线程池的执行过程：

    public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
    private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
    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);
            }
        }
    }

当一个AsyncTask任务执行完后，AsyncTask会调用scheduleNext()方法继续执行下一个任务直到所有任务被执行为止，总的来说，默认情况下，AsyncTask是串行执行的。

AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个Handle：

SerialExecutor：用于任务的排队

THREAD_POOL_EXECUTOR：用于真正地执行任务

Handler：用于将执行环境从线程池切换到主线程

在AsyncTask的构造方法中有如下一段代码，由于FutureTask的run方法会调用mWorker的call方法，因此mWorker的call方法最终会在线程池中执行。

  public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
        mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
            ? getMainHandler()
            : new Handler(callbackLooper);
​
        mWorker = new WorkerRunnable() {
            public Result call() throws Exception {
                mTaskInvoked.set(true);
                Result result = null;
                try {
                    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                    //noinspection unchecked
                    result = doInBackground(mParams);
                    Binder.flushPendingCommands();
                } catch (Throwable tr) {
                    mCancelled.set(true);
                    throw tr;
                } finally {
                    postResult(result);
                }
                return result;
            }
        };
​
        mFuture = new FutureTask(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 occurred while executing doInBackground()",
                            e.getCause());
                } catch (CancellationException e) {
                    postResultIfNotInvoked(null);
                }
            }
        };
    }
​

在mWorker的call方法中，首先将mTaskInvoked设为true，表示当前任务已经被调用过了，然后执行AsyncTask的doInBackground方法，接着将返回值传递给postResult方法，它的实现如下：

private Result postResult(Result result) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
            new AsyncTaskResult(this, result));
    message.sendToTarget();
    return result;
}

在上面代码中，postResult方法会通过Handler对象发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息，这个Handler对象的定义如下：

getHandler()获取Handler对象

private Handler getHandler() {
    return mHandler;
}

赋值mHandler

private final Handler mHandler;
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
    mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
        ? getMainHandler()
        : new Handler(callbackLooper);
     ...
 }

（1）如果callbackLooper == null，就getMainHandler()

private static Handler getMainHandler() {
    synchronized (AsyncTask.class) {
        if (sHandler == null) {
            sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());
        }
        return sHandler;
    }
}

（2）如果callbackLooper == Looper.getMainLooper()，就new Handler(callbackLooper)

public Handler(@NonNull Looper looper) {
    this(looper, null, false);
}

Handler对象收到MESSAGE_POST_RESULT这个消息后会调用AsyncTask的finish方法。

private void finish(Result result) {
    if (isCancelled()) {
        onCancelled(result);
    } else {
        onPostExecute(result);
    }
    mStatus = Status.FINISHED;
}

如果AsyncTask被取消执行了，那么就调用onCancelled方法，否则就会调用onPostExecute方法，就可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法，到这里AsyncTask的整个工作过程就分析完毕了。

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总结

通过本篇博客，我们了解了AsyncTask的工作原理和如何在Android应用程序中使用它来进行异步操作。AsyncTask提供了一种简单而强大的方式来管理异步任务，并在UI线程中更新UI，是Android开发中不可或缺的工具之一。希望本篇博客能帮助你更好地理解和使用AsyncTask。