Android異步處理四:AsyncTask的實現原理

在《Android異步處理二:使用AsyncTask異步更新UI界面》/kf/201204/127129.html一文中,我們介紹瞭如何使用AsyncTask實現異步下載圖片,並且更新圖片到UI界面的方法。本篇我們將學習Framework層AsyncTask的實現原理。
概述:AsyncTask的本質是一個線程池,所有提交的異步任務都會在這個線程池中的工作線程內執行,當工作線程需要跟UI線程交互時,工作線程會通過向在UI線程創建的Handler(原理見:《Android異步處理三:Handler+Looper+MessageQueue深入詳解》/kf/201204/127130.html)傳遞消息的方式,調用相關的回調函數,從而實現UI界面的更新。

例子:
本章還是以《Android異步處理二:使用AsyncTask異步更新UI界面》/kf/201204/127129.html中的例子說明AsyncTask的實現原理。
這個例子是在後臺下載CSDN的LOGO,下載完成後在UI界面上顯示出來。
AsyncTask.java
[java]
1. package com.zhuozhuo; 
2.  
3.  
4. import org.apache.http.HttpResponse; 
5. import org.apache.http.client.HttpClient; 
6. import org.apache.http.client.methods.HttpGet; 
7. import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient; 
8.  
9. import android.app.Activity; 
10. import android.graphics.Bitmap; 
11. import android.graphics.BitmapFactory; 
12. import android.os.AsyncTask; 
13. import android.os.Bundle; 
14. import android.view.View; 
15. import android.view.View.OnClickListener; 
16. import android.widget.Button; 
17. import android.widget.ImageView; 
18. import android.widget.ProgressBar; 
19. import android.widget.Toast; 
20.  
21. public class AsyncTaskActivity extends Activity { 
22.      
23.     private ImageView mImageView; 
24.     private Button mButton; 
25.     private ProgressBar mProgressBar; 
26.      
27.     @Override 
28.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
29.         super.onCreate(savedInstanceState); 
30.         setContentView(R.layout.main); 
31.          
32.         mImageView= (ImageView) findViewById(R.id.imageView); 
33.         mButton = (Button) findViewById(R.id.button); 
34.         mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar); 
35.         mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() { 
36.              
37.             @Override 
38.             public void onClick(View v) { 
39.                 GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask(); 
40.                 task.execute("/wp-content/images1/20181013/20120412095004782311.gif"); 
41.             } 
42.         }); 
43.     } 
44.      
45.     class GetCSDNLogoTask extends AsyncTask<String,Integer,Bitmap> {//繼承AsyncTask  
46.  
47.         @Override 
48.         protected Bitmap doInBackground(String… params) {//處理後臺執行的任務,在後臺線程執行  
49.             publishProgress(0);//將會調用onProgressUpdate(Integer… progress)方法  
50.             HttpClient hc = new DefaultHttpClient(); 
51.             publishProgress(30); 
52.             HttpGet hg = new HttpGet(params[0]);//獲取csdn的logo  
53.             final Bitmap bm; 
54.             try { 
55.                 HttpResponse hr = hc.execute(hg); 
56.                 bm = BitmapFactory.decodeStream(hr.getEntity().getContent()); 
57.             } catch (Exception e) { 
58.                  
59.                 return null; 
60.             } 
61.             publishProgress(100); 
62.             //mImageView.setImageBitmap(result); 不能在後臺線程操作ui  
63.             return bm; 
64.         } 
65.          
66.         protected void onProgressUpdate(Integer… progress) {//在調用publishProgress之後被調用,在ui線程執行  
67.             mProgressBar.setProgress(progress[0]);//更新進度條的進度  
68.          } 
69.  
70.          protected void onPostExecute(Bitmap result) {//後臺任務執行完之後被調用,在ui線程執行  
71.              if(result != null) { 
72.                  Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功獲取圖片", Toast.LENGTH_LONG).show(); 
73.                  mImageView.setImageBitmap(result); 
74.              }else { 
75.                  Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "獲取圖片失敗", Toast.LENGTH_LONG).show(); 
76.              } 
77.          } 
78.           
79.          protected void onPreExecute () {//在 doInBackground(Params…)之前被調用,在ui線程執行  
80.              mImageView.setImageBitmap(null); 
81.              mProgressBar.setProgress(0);//進度條復位  
82.          } 
83.           
84.          protected void onCancelled () {//在ui線程執行  
85.              mProgressBar.setProgress(0);//進度條復位  
86.          } 
87.          
88.     } 
89.      
90.  
91. } 
 main.xml
[html]
1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
2. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" 
3.     android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent" 
4.     android:layout_height="fill_parent"> 
5.     <ProgressBar android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/progressBar" style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"></ProgressBar> 
6.     <Button android:id="@+id/button" android:text="下載圖片" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content"></Button> 
7.     <ImageView android:id="@+id/imageView" android:layout_height="wrap_content" 
8.         android:layout_width="wrap_content" /> 
9. </LinearLayout> 
 mainifest.xml
[html]
1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
2. <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" 
3.       package="com.zhuozhuo" 
4.       android:versionCode="1" 
5.       android:versionName="1.0"> 
6.     <uses-sdk android:minSdkVersion="10" /> 
7. <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"></uses-permission> 
8.     <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name"> 
9.         <activity android:name=".AsyncTaskActivity" 
10.                   android:label="@string/app_name"> 
11.             <intent-filter> 
12.                 <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> 
13.                 <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> 
14.             </intent-filter> 
15.         </activity> 
16.  
17.     </application> 
18. </manifest> 
 
運行結果:
 

分析:
在分析實現流程之前,我們先瞭解一下AsyncTask有哪些成員變量。
[java]
1. private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5個核心工作線程  
2. private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128個工作線程  
3. private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空閑線程的超時時間為1秒  
4.  
5. private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue = 
6.         new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待隊列  
7.  
8. private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, 
9.         MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue,sThreadFactory);//線程池是靜態變量,所有的異步任務都會放到這個線程池的工作線程內執行。 
 
 
回到例子中,點擊按鈕之後會新建一個GetCSDNLogoTask對象:
[java]
1. GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask(); 
 
此時會調用父類AsyncTask的構造函數:
AsyncTask.java
[java]
1. public AsyncTask() { 
2.         mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { 
3.             public Result call() throws Exception { 
4.                 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); 
5.                 return doInBackground(mParams); 
6.             } 
7.         }; 
8.  
9.         mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) { 
10.             @Override 
11.             protected void done() { 
12.                 Message message; 
13.                 Result result = null; 
14.  
15.                 try { 
16.                     result = get(); 
17.                 } catch (InterruptedException e) { 
18.                     android.util.Log.w(LOG_TAG, e); 
19.                 } catch (ExecutionException e) { 
20.                     throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()", 
21.                             e.getCause()); 
22.                 } catch (CancellationException e) { 
23.                     message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL, 
24.                             new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null)); 
25.                     message.sendToTarget();//取消任務,發送MESSAGE_POST_CANCEL消息  
26.                     return; 
27.                 } catch (Throwable t) { 
28.                     throw new RuntimeException("An error occured while executing " 
29.                             + "doInBackground()", t); 
30.                 } 
31.  
32.                 message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, 
33.                         new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));//完成任務,發送MESSAGE_POST_RESULT消息並傳遞result對象  
34.                 message.sendToTarget(); 
35.             } 
36.         }; 
37.     } 
 
WorkerRunnable類實現瞭callable接口的call()方法,該函數會調用我們在AsyncTask子類中實現的doInBackground(mParams)方法,由此可見,WorkerRunnable封裝瞭我們要執行的異步任務。FutureTask中的protected void done() {}方法實現瞭異步任務狀態改變後的操作。當異步任務被取消,會向UI線程傳遞MESSAGE_POST_CANCEL消息,當任務成功執行,會向UI線程傳遞MESSAGE_POST_RESULT消息,並把執行結果傳遞到UI線程。
由此可知,AsyncTask在構造的時候已經定義好要異步執行的方法doInBackground(mParams)和任務狀態變化後的操作(包括失敗和成功)。
當創建完GetCSDNLogoTask對象後,執行
[java]
1. task.execute("/wp-content/images1/20181013/20120412095004782311.gif"); 
 
此時會調用AsyncTask的execute(Params…params)方法
AsyncTask.java
[java]
1. public final AsyncTask<Params,Progress, Result> execute(Params… params) { 
2.         if (mStatus != Status.PENDING) { 
3.             switch (mStatus) { 
4.                 case RUNNING: 
5.                     throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" 
6.                             + " the taskis already running."); 
7.                 case FINISHED: 
8.                     throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" 
9.                             + " the taskhas already been executed " 
10.                             + "(a task canbe executed only once)"); 
11.             } 
12.         } 
13.   
14.         mStatus = Status.RUNNING; 
15.   
16.         onPreExecute();//運行在ui線程,在提交任務到線程池之前執行  
17.   
18.         mWorker.mParams = params; 
19.         sExecutor.execute(mFuture);//提交任務到線程池  
20.   
21.         return this; 
22. } 
 
當任務正在執行或者已經完成,會拋出IllegalStateException,由此可知我們不能夠重復調用execute(Params…params)方法。在提交任務到線程池之前,調用瞭onPreExecute()方法。然後才執行sExecutor.execute(mFuture)是任務提交到線程池。
前面我們說到,當任務的狀態發生改變時(1、執行成功2、取消執行3、進度更新),工作線程會向UI線程的Handler傳遞消息。在《Android異步處理三:Handler+Looper+MessageQueue深入詳解》/kf/201204/127130.html一文中我們提到,Handler要處理其他線程傳遞過來的消息。在AsyncTask中,InternalHandler是在UI線程上創建的,它接收來自工作線程的消息,實現代碼如下:
AsyncTask.java
[java]
1. private static class InternalHandler extends Handler { 
2.        @SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"}) 
3.         @Override 
4.         public voidhandleMessage(Message msg) { 
5.             AsyncTaskResult result =(AsyncTaskResult) msg.obj; 
6.             switch (msg.what) { 
7.                 caseMESSAGE_POST_RESULT: 
8.                     // There is onlyone result  
9.                     result.mTask.finish(result.mData[0]);//執行任務成功  
10.                     break; 
11.                 caseMESSAGE_POST_PROGRESS: 
12.                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//進度更新  
13.                     break; 
14.                 caseMESSAGE_POST_CANCEL: 
15.                     result.mTask.onCancelled();//取消任務  
16.                     break; 
17.             } 
18.         } 
19.     } 
 
當接收到消息之後,AsyncTask會調用自身相應的回調方法。
總結:
1、 AsyncTask的本質是一個靜態的線程池,AsyncTask派生出的子類可以實現不同的異步任務,這些任務都是提交到靜態的線程池中執行。
2、線程池中的工作線程執行doInBackground(mParams)方法執行異步任務
3、當任務狀態改變之後,工作線程會向UI線程發送消息,AsyncTask內部的InternalHandler響應這些消息,並調用相關的回調函數

 
摘自  lzc的專欄

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