Android异步处理四：AsyncTask的实现原理
在《Android异步处理二：使用AsyncTask异步更新UI界面》一文中，我们介绍了如何使用AsyncTask实现异步下载图片，并且更新图片到UI界面的方法。本篇我们将学习Framework层AsyncTask的实现原理。
概述：AsyncTask的本质是一个线程池，所有提交的异步任务都会在这个线程池中的工作线程内执行，当工作线程需要跟UI线程交互时，工作线程会通过向在UI线程创建的Handler（原理见：《Android异步处理三：Handler+Looper+MessageQueue深入详解》）传递消息的方式，调用相关的回调函数，从而实现UI界面的更新。
例子：
本章还是以《Android异步处理二：使用AsyncTask异步更新UI界面》中的例子说明AsyncTask的实现原理。
这个例子是在后台下载CSDN的LOGO，下载完成后在UI界面上显示出来。
AsyncTask.java
package com.zhuozhuo; import org.apache.http.HttpResponse; 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.graphics.Bitmap; import android.graphics.BitmapFactory; import android.os.AsyncTask; import android.os.Bundle; import android.view.View; import android.view.View.OnClickListener; import android.widget.Button; import android.widget.ImageView; import android.widget.ProgressBar; import android.widget.Toast; public class AsyncTaskActivity extends Activity { private ImageView mImageView; private Button mButton; private ProgressBar mProgressBar; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); mImageView= (ImageView) findViewById(R.id.imageView); mButton = (Button) findViewById(R.id.button); mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar); mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask(); task.execute("http://csdnimg.cn/www/images/csdnindex_logo.gif"); } }); } class GetCSDNLogoTask extends AsyncTask<String,Integer,Bitmap> {//继承AsyncTask @Override protected Bitmap doInBackground(String... params) {//处理后台执行的任务，在后台线程执行 publishProgress(0);//将会调用onProgressUpdate(Integer... progress)方法 HttpClient hc = new DefaultHttpClient(); publishProgress(30); HttpGet hg = new HttpGet(params[0]);//获取csdn的logo final Bitmap bm; try { HttpResponse hr = hc.execute(hg); bm = BitmapFactory.decodeStream(hr.getEntity().getContent()); } catch (Exception e) { return null; } publishProgress(100); //mImageView.setImageBitmap(result); 不能在后台线程操作ui return bm; } protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {//在调用publishProgress之后被调用，在ui线程执行 mProgressBar.setProgress(progress[0]);//更新进度条的进度 } protected void onPostExecute(Bitmap result) {//后台任务执行完之后被调用，在ui线程执行 if(result != null) { Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功获取图片", Toast.LENGTH_LONG).show(); mImageView.setImageBitmap(result); }else { Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "获取图片失败", Toast.LENGTH_LONG).show(); } } protected void onPreExecute () {//在 doInBackground(Params...)之前被调用，在ui线程执行 mImageView.setImageBitmap(null); mProgressBar.setProgress(0);//进度条复位 } protected void onCancelled () {//在ui线程执行 mProgressBar.setProgress(0);//进度条复位 } } }
main.xml
<?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"> <ProgressBar android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/progressBar" style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"></ProgressBar> <Button android:id="@+id/button" android:text="下载图片" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content"></Button> <ImageView android:id="@+id/imageView" android:layout_height="wrap_content" android:layout_width="wrap_content" /> </LinearLayout>
mainifest.xml
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.zhuozhuo"
android:versionCode="1"
android:versionName="1.0">
<uses-sdk android:minSdkVersion="10" />
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"></uses-permission>
<application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">
<activity android:name=".AsyncTaskActivity"
android:label="@string/app_name">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
</intent-filter>
</activity>
</application>
</manifest>
运行结果：
分析：
在分析实现流程之前，我们先了解一下AsyncTask有哪些成员变量。
private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5个核心工作线程 private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128个工作线程 private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空闲线程的超时时间为1秒 private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待队列 private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue,sThreadFactory);//线程池是静态变量，所有的异步任务都会放到这个线程池的工作线程内执行。
回到例子中，点击按钮之后会新建一个GetCSDNLogoTask对象：
GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask();
此时会调用父类AsyncTask的构造函数：
AsyncTask.java
public AsyncTask() { mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { public Result call() throws Exception { Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); return doInBackground(mParams); } }; 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) { message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null)); message.sendToTarget();//取消任务，发送MESSAGE_POST_CANCEL消息 return; } catch (Throwable t) { throw new RuntimeException("An error occured while executing " + "doInBackground()", t); } message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));//完成任务，发送MESSAGE_POST_RESULT消息并传递result对象 message.sendToTarget(); } }; }
WorkerRunnable类实现了callable接口的call()方法，该函数会调用我们在AsyncTask子类中实现的doInBackground(mParams)方法，由此可见，WorkerRunnable封装了我们要执行的异步任务。FutureTask中的protected void done() {}方法实现了异步任务状态改变后的操作。当异步任务被取消，会向UI线程传递MESSAGE_POST_CANCEL消息，当任务成功执行，会向UI线程传递MESSAGE_POST_RESULT消息，并把执行结果传递到UI线程。
由此可知，AsyncTask在构造的时候已经定义好要异步执行的方法doInBackground(mParams)和任务状态变化后的操作（包括失败和成功）。
当创建完GetCSDNLogoTask对象后，执行
task.execute("http://csdnimg.cn/www/images/csdnindex_logo.gif");
此时会调用AsyncTask的execute(Params...params)方法
AsyncTask.java
public final AsyncTask<Params,Progress, Result> execute(Params... params) { if (mStatus != Status.PENDING) { switch (mStatus) { case RUNNING: throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskis already running."); case FINISHED: throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskhas already been executed " + "(a task canbe executed only once)"); } } mStatus = Status.RUNNING; onPreExecute();//运行在ui线程，在提交任务到线程池之前执行 mWorker.mParams = params; sExecutor.execute(mFuture);//提交任务到线程池 return this; }
当任务正在执行或者已经完成，会抛出IllegalStateException，由此可知我们不能够重复调用execute(Params...params)方法。在提交任务到线程池之前，调用了onPreExecute()方法。然后才执行sExecutor.execute(mFuture)是任务提交到线程池。
前面我们说到，当任务的状态发生改变时（1、执行成功2、取消执行3、进度更新），工作线程会向UI线程的Handler传递消息。在《Android异步处理三：Handler+Looper+MessageQueue深入详解》一文中我们提到，Handler要处理其他线程传递过来的消息。在AsyncTask中，InternalHandler是在UI线程上创建的，它接收来自工作线程的消息，实现代码如下：
AsyncTask.java
private static class InternalHandler extends Handler { @SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"}) @Override public voidhandleMessage(Message msg) { AsyncTaskResult result =(AsyncTaskResult) msg.obj; switch (msg.what) { caseMESSAGE_POST_RESULT: // There is onlyone result result.mTask.finish(result.mData[0]);//执行任务成功 break; caseMESSAGE_POST_PROGRESS: result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//进度更新 break; caseMESSAGE_POST_CANCEL: result.mTask.onCancelled();//取消任务 break; } } }
当接收到消息之后，AsyncTask会调用自身相应的回调方法。
总结：
1、 AsyncTask的本质是一个静态的线程池，AsyncTask派生出的子类可以实现不同的异步任务，这些任务都是提交到静态的线程池中执行。
2、线程池中的工作线程执行doInBackground(mParams)方法执行异步任务
3、当任务状态改变之后，工作线程会向UI线程发送消息，AsyncTask内部的InternalHandler响应这些消息，并调用相关的回调函数
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