Android多线程异步处理：AsyncTask 的实现原理

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传递消息的方式（Android使用Thread+Handler实现非UI线程更新界面），调用相关的回调函数，从而实现UI界面的更新。

AsyncTask和Handler的优缺点比较:http://blog.csdn.net/onlyonecoder/article/details/8484200

Activity

 package com.lmw.android.test;

 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.asynctask);

         mImageView= (ImageView) findViewById(R.id.asynctask_imageView);
         mButton = (Button) findViewById(R.id.asynctask_download_btn);
         mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.asynctask_progressBar);
         mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {

             @Override
             public void onClick(View v) {
                 Task task = new Task();
                 task.execute("http://pic7.nipic.com/20100517/4945412_113951650422_2.jpg");
             }
         });
     }

     class Task 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
          }

     }


 }

asynctask.xml

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
 <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
     android:layout_width="fill_parent"
     android:layout_height="fill_parent"
     android:orientation="vertical" >

     <ProgressBar
         android:id="@+id/asynctask_progressBar"
         style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"
         android:layout_width="fill_parent"
         android:layout_height="wrap_content" >
     </ProgressBar>

     <Button
         android:id="@+id/asynctask_download_btn"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:text="下载图片" >
     </Button>

     <ImageView
         android:id="@+id/asynctask_imageView"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height="wrap_content" />

 </LinearLayout>

运行结果：

以上代码已经成功实现AsyncTask下载图片，以下是AsyncTask内部工作原理和流程分析：

在分析实现流程之前，先了解一下AsyncTask的成员变量。

 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。

点击按钮之后会新建一个Task对象：

 Task task = new Task();

这时候会调用父类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Task对象后，执行

 task.execute("http://pic7.nipic.com/20100517/4945412_113951650422_2.jpg");

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