Android异步处理：AsyncTask的实现原理

转载自： http://blog.csdn.net/mylzc/article/details/6774131，在原文基础上略有修改并测试后发表。

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，调用相关的回调方法，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.xsjayz.at2;

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) {
				MyTask myTask = new MyTask();
				myTask.execute("http://csdnimg.cn/www/images/csdnindex_logo.gif");
			}
		});
	}

	/**
	 * 继承AsyncTask
	 */
	class MyTask extends AsyncTask<String, Integer, Bitmap> {

		// 处理后台执行的任务，在后台线程执行
		@Override
		protected Bitmap doInBackground(String... params) {
			// 下面一行代码执行时候，将会调用onProgressUpdate()方法
			publishProgress(0);
			HttpClient hc = new DefaultHttpClient();
			publishProgress(30);
			// 获取图片
			HttpGet hg = new HttpGet(params[0]);
			final Bitmap bm;
			try {
				HttpResponse hr = hc.execute(hg);
				bm = BitmapFactory.decodeStream(hr.getEntity().getContent());
			} catch (Exception e) {

				return null;
			}
			publishProgress(100);
			return bm;
		}

		// 在调用publishProgress之后被调用，在UI线程执行
		protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
			mProgressBar.setProgress(progress[0]);// 更新进度条的进度
		}

		// 后台任务执行完之后被调用，在UI线程执行
		protected void onPostExecute(Bitmap result) {
			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();
			}
		}

		// 在doInBackground()之前被调用，在UI线程执行
		protected void onPreExecute() {

			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
		}
	}
}

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MyTask对象：

MyTask myTask = new MyTask();

此时会调用父类AsyncTask的构造函数：

public AsyncTask() {
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                //调用该执行方法
                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MyTask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：

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：

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，并调用相关的回调方法。