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Android异步类AsyncTask详解

| 作者 张新勇 关注 0 他的粉丝 发布于 2015年6月10日. 估计阅读时间: 27 分钟 | Google、Facebook、Pinterest、阿里、腾讯 等顶尖技术团队的上百个可供参考的架构实例!

在Android应用开发的过程中,我们需要时刻注意保证应用程序的稳定和UI操作响应及时,因为不 稳定或响应缓慢的应用将给应用带来不好的印象,严重的用户卸载你的APP,这样你的努力就没有体现的价值了。本文试图从AsnycTask的作用说起,进 一步的讲解一下内部的实现机制。如果有一些开发经验的人,读完之后应该对使用AsnycTask过程中的一些问题豁然开朗,开发经验不丰富的也可以从中找 到使用过程中的注意点。

为何引入AsnyncTask?

在Android程序开始运行的时候会单独启动一个进程,默认情况下所有这个程序操作都在这个进程中进行。一个Android程序默认情况下只有一个进程,但是一个进程却是可以有许多线程的。

在这些线程中,有一个线程叫做UI线程,也叫做Main Thread,除了Main Thread之外的线程都可称为Worker Thread。Main Thread主要负责控制UI页面的显示、更新、交互等。因此所有在UI线程中的操作要求越短越好,只有这样用户才会觉得操作比较流畅。一个比较好的做法 是把一些比较耗时的操作,例如网络请求、数据库操作、复杂计算等逻辑都封装到单独的线程,这样就可以避免阻塞主线程。为此,有人写了如下的代码:

    private TextView textView;
        public void onCreate(Bundle bundle){
            super.onCreate(bundle);
            setContentView(R.layout.thread_on_ui);
            textView = (TextView) findViewById(R.id.tvTest);
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        HttpGet httpGet = new HttpGet("http://www.baidu.com");
                        HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
                        HttpResponse httpResp = httpClient.execute(httpGet);
                        if (httpResp.getStatusLine().getStatusCode() == 200) {
                            String result = EntityUtils.toString(httpResp.getEntity(), "UTF-8");
                            textView.setText("请求返回正常,结果是:" + result);
                        } else {
                            textView.setText("请求返回异常!");
                        }
                    }catch (IOException e){
                       e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }

运行,不出所料,异常信息如下:

    android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

怎么破?可以在主线程创建Handler对象,把textView.setText地方替换为用 handler把返回值发回到handler所在的线程处理,也就是主线程。这个处理方法稍显复杂,Android为我们考虑到了这个情况,给我们提供了 一个轻量级的异步类可以直接继承AsyncTask,在类中实现异步操作,并提供接口反馈当前异步执行的结果以及执行进度,这些接口中有直接运行在主线程 中的,例如onPostExecute,onPreExecute等方法。

也就是说,Android的程序运行时是多线程的,为了更方便的处理子线程和UI线程的交互,引入了AsyncTask。

AsnyncTask内部机制

AsyncTask内部逻辑主要有二个部分:

1、与主线的交互,它内部实例化了一个静态的自定义类 InternalHandler,这个类是继承自Handler的,在这个自定义类中绑定了一个叫做AsyncTaskResult的对象,每次子线程需 要通知主线程,就调用sendToTarget发送消息给handler。然后在handler的handleMessage中 AsyncTaskResult根据消息的类型不同(例如MESSAGE_POST_PROGRESS会更新进度 条,MESSAGE_POST_CANCEL取消任务)而做不同的操作,值得一提的是,这些操作都是在UI线程进行的,意味着,从子线程一旦需要和UI线 程交互,内部自动调用了handler对象把消息放在了主线程了。源码地址 

       mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
               @Override
                protected void More ...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();
                        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));
                    message.sendToTarget();
               }
            };

      private static class InternalHandler extends Handler {
            @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
            @Override
            public void More ...handleMessage(Message msg) {
                AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
                switch (msg.what) {
                    case MESSAGE_POST_RESULT:
                        // There is only one result
                        result.mTask.finish(result.mData[0]);
                        break;
                    case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                        result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                        break;
                    case MESSAGE_POST_CANCEL:
                        result.mTask.onCancelled();
                        break;
                }
            }
        }

2、AsyncTask内部调度,虽然可以新建多个 AsyncTask的子类的实例,但是AsyncTask的内部Handler和ThreadPoolExecutor都是static的,这么定义的变 量属于类的,是进程范围内共享的,所以AsyncTask控制着进程范围内所有的子类实例,而且该类的所有实例都共用一个线程池和Handler。代码如 下:

    public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
        private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
        private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
        private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
        private static final int KEEP_ALIVE = 1;
        private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);
        private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
            private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
            public Thread More ...newThread(Runnable r) {
                return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
            }
        };
        private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
                MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);
        private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
        private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;
        private static final int MESSAGE_POST_CANCEL = 0x3;

从代码还可以看出,默认核心线程池的大小是5,缓存任务队列是10。意味着,如果线程池的线程数量小 于5,这个时候新添加一个异步任务则会新建一个线程;如果线程池的数量大于等于5,这个时候新建一个异步任务这个任务会被放入缓存队列中等待执行。限制一 个APP内AsyncTask并发的线程的数量看似是有必要的,但也带来了一个问题,假如有人就是需要同时运行10个而不是5个,或者不对线程的多少做限 制,例如有些APP的瀑布流页面中的N多图片的加载。

另一方面,同时运行的任务多,线程也就多,如果这些任务是去访问网络的,会导致短时间内手机那可怜的带宽被占完了,这样总体的表现是谁都很难很快加载完全,因为他们是竞争关系。所以,把选择权交给开发者吧。

事实上,大概从Android从3.0开始,每次新建异步任务的时候AsnycTask内部默认规则是按提交的先后顺序每次只运行一个异步任务。当然了你也可以自己指定自己的线程池。

可以看出,AsyncTask使用过程中需要注意的地方不少

  • 由于Handler需要和主线程交互,而Handler又是内置于AsnycTask中的,所以,AsyncTask的创建必须在主线程。
  • AsyncTaskResult的doInBackground(mParams)方法执行异步任务运行在子线程中,其他方法运行在主线程中,可以操作UI组件。
  • 不要手动的去调用AsyncTask的onPreExecute, doInBackground, publishProgress, onProgressUpdate, onPostExecute方法,这些都是由Android系统自动调用的
  • 一个任务AsyncTask任务只能被执行一次。
  • 运行中可以随时调用cancel(boolean)方法取消任务,如果成功调用isCancelled()会返回true,并且不会执行 onPostExecute() 方法了,取而代之的是调用 onCancelled() 方法。而且从源码看,如果这个任务已经执行了这个时候调用cancel是不会真正的把task结束,而是继续执行,只不过改变的是执行之后的回调方法是 onPostExecute还是onCancelled。

AsnyncTask和Activity OnConfiguration

上面提到了那么多的注意点,还有其他需要注意的吗?当然有!我们开发App过程中使用 AsyncTask请求网络数据的时候,一般都是习惯在onPreExecute显示进度条,在数据请求完成之后的onPostExecute关闭进度 条。这样做看似完美,但是如果您的App没有明确指定屏幕方向和configChanges时,当用户旋转屏幕的时候Activity就会重新启动,而这 个时候您的异步加载数据的线程可能正在请求网络。当一个新的Activity被重新创建之后,可能由重新启动了一个新的任务去请求网络,这样之前的一个异 步任务不经意间就泄露了,假设你还在onPostExecute写了一些其他逻辑,这个时候就会发生意想不到异常。

一般简单的数据类型的,对付configChanges我们很好处理,我们直接可以通过 onSaveInstanceState()和onRestoreInstanceState()进行保存与恢复。Android会在销毁你的 Activity之前调用onSaveInstanceState()方法,于是,你可以在此方法中存储关于应用状态的数据。然后你可以在 onCreate()或onRestoreInstanceState()方法中恢复。

但是,对于AsyncTask怎么办?问题产生的根源在于Activity销毁重新创建的过程中AsyncTask和之前的Activity失联,最终导致一些问题。那么解决问题的思路也可以朝着这个方向发展。Android官方文档也有一些解决问题的线索。

这里介绍另外一种使用事件总线的解决方案,是国外一个安卓大牛写的。中间用到了Square开源的EventBus类库http://square.github.io/otto/。首先自定义一个AsyncTask的子类,在onPostExecute方法中,把返回结果抛给事件总线,代码如下:

     @Override 
        protected String doInBackground(Void... params) {
            Random random = new Random();
            final long sleep = random.nextInt(10);
            try {
                Thread.sleep(10 * 6000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Slept for " + sleep + " seconds";
        }
        @Override
        protected void onPostExecute(String result) {
            MyBus.getInstance().post(new AsyncTaskResultEvent(result));
        }

在Activity的onCreate中注册这个事件总线,这样异步线程的消息就会被otta分发到当前注册的activity,这个时候返回结果就在当前activity的onAsyncTaskResult中了,代码如下:

     @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.otto_layout);
            findViewById(R.id.button).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
                @Override public void onClick(View v) {
                    new MyAsyncTask().execute();
                }
            });
            MyBus.getInstance().register(this);
        }
        @Override
        protected void onDestroy() {
            MyBus.getInstance().unregister(this);
            super.onDestroy();
        }
        @Subscribe
        public void onAsyncTaskResult(AsyncTaskResultEvent event) {
            Toast.makeText(this, event.getResult(), Toast.LENGTH_LONG).show();
        }

个人觉的这个方法相当好,当然更简单的你也可以不用otta这个库,自己单独的用接口回调的方式估计也能实现,大家可以试试。

本文作者为OneAPM工程师张新勇,原文地址。本文已由作者方授权InfoQ中文站转载。

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