详解Android中AsyncTask的使用方法

在Android中实现异步任务机制有两种方式,Handler和AsyncTask。

Handler模式需要为每一个任务创建一个新的线程,任务完成后通过Handler实例向UI线程发送消息,完成界面的更新,这种方式对于整个过程的控制比较精细,但也是有缺点的,例如代码相对臃肿,在多个任务同时执行时,不易对线程进行精确的控制。

为了简化操作,Android1.5提供了工具类android.os.AsyncTask,它使创建异步任务变得更加简单,不再需要编写任务线程和Handler实例即可完成相同的任务。

先来看看AsyncTask的定义:

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {

三种泛型类型分别代表“启动任务执行的输入参数”、“后台任务执行的进度”、“后台计算结果的类型”。在特定场合下,并不是所有类型都被使用,如果没有被使用,可以用Java.lang.Void类型代替。

一个异步任务的执行一般包括以下几个步骤:

1.execute(Params... params),执行一个异步任务,需要我们在代码中调用此方法,触发异步任务的执行。

2.onPreExecute(),在execute(Params... params)被调用后立即执行,一般用来在执行后台任务前对UI做一些标记。

3.doInBackground(Params... params),在onPreExecute()完成后立即执行,用于执行较为费时的操作,此方法将接收输入参数和返回计算结果。在执行过程中可以调用publishProgress(Progress... values)来更新进度信息。

4.onProgressUpdate(Progress... values),在调用publishProgress(Progress... values)时,此方法被执行,直接将进度信息更新到UI组件上。

5.onPostExecute(Result result),当后台操作结束时,此方法将会被调用,计算结果将做为参数传递到此方法中,直接将结果显示到UI组件上。

在使用的时候,有几点需要格外注意:

1.异步任务的实例必须在UI线程中创建。

2.execute(Params... params)方法必须在UI线程中调用。

3.不要手动调用onPreExecute(),doInBackground(Params... params),onProgressUpdate(Progress... values),onPostExecute(Result result)这几个方法。

4.不能在doInBackground(Params... params)中更改UI组件的信息。

5.一个任务实例只能执行一次,如果执行第二次将会抛出异常。

接下来,我们来看看如何使用AsyncTask执行异步任务操作,我们先建立一个项目,结构如下:
结构相对简单一些,让我们先看看MainActivity.java的代码:

package com.scott.async; 

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.InputStream; 

import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.HttpStatus;
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.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.ProgressBar;
import android.widget.TextView; 

public class MainActivity extends Activity { 

  private static final String TAG = "ASYNC_TASK"; 

  private Button execute;
  private Button cancel;
  private ProgressBar progressBar;
  private TextView textView; 

  private MyTask mTask; 

  @Override
  public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.main); 

    execute = (Button) findViewById(R.id.execute);
    execute.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
      @Override
      public void onClick(View v) {
        //注意每次需new一个实例,新建的任务只能执行一次,否则会出现异常
        mTask = new MyTask();
        mTask.execute("http://www.baidu.com"); 

        execute.setEnabled(false);
        cancel.setEnabled(true);
      }
    });
    cancel = (Button) findViewById(R.id.cancel);
    cancel.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
      @Override
      public void onClick(View v) {
        //取消一个正在执行的任务,onCancelled方法将会被调用
        mTask.cancel(true);
      }
    });
    progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progress_bar);
    textView = (TextView) findViewById(R.id.text_view); 

  } 

  private class MyTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
    //onPreExecute方法用于在执行后台任务前做一些UI操作
    @Override
    protected void onPreExecute() {
      Log.i(TAG, "onPreExecute() called");
      textView.setText("loading...");
    } 

    //doInBackground方法内部执行后台任务,不可在此方法内修改UI
    @Override
    protected String doInBackground(String... params) {
      Log.i(TAG, "doInBackground(Params... params) called");
      try {
        HttpClient client = new DefaultHttpClient();
        HttpGet get = new HttpGet(params[0]);
        HttpResponse response = client.execute(get);
        if (response.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) {
          HttpEntity entity = response.getEntity();
          InputStream is = entity.getContent();
          long total = entity.getContentLength();
          ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
          byte[] buf = new byte[1024];
          int count = 0;
          int length = -1;
          while ((length = is.read(buf)) != -1) {
            baos.write(buf, 0, length);
            count += length;
            //调用publishProgress公布进度,最后onProgressUpdate方法将被执行
            publishProgress((int) ((count / (float) total) * 100));
            //为了演示进度,休眠500毫秒
            Thread.sleep(500);
          }
          return new String(baos.toByteArray(), "gb2312");
        }
      } catch (Exception e) {
        Log.e(TAG, e.getMessage());
      }
      return null;
    } 

    //onProgressUpdate方法用于更新进度信息
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... progresses) {
      Log.i(TAG, "onProgressUpdate(Progress... progresses) called");
      progressBar.setProgress(progresses[0]);
      textView.setText("loading..." + progresses[0] + "%");
    } 

    //onPostExecute方法用于在执行完后台任务后更新UI,显示结果
    @Override
    protected void onPostExecute(String result) {
      Log.i(TAG, "onPostExecute(Result result) called");
      textView.setText(result); 

      execute.setEnabled(true);
      cancel.setEnabled(false);
    } 

    //onCancelled方法用于在取消执行中的任务时更改UI
    @Override
    protected void onCancelled() {
      Log.i(TAG, "onCancelled() called");
      textView.setText("cancelled");
      progressBar.setProgress(0); 

      execute.setEnabled(true);
      cancel.setEnabled(false);
    }
  }
}

布局文件main.xml代码如下:

<?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">
  <Button
    android:id="@+id/execute"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="execute"/>
  <Button
    android:id="@+id/cancel"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:enabled="false"
    android:text="cancel"/>
  <ProgressBar
    android:id="@+id/progress_bar"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:progress="0"
    android:max="100"
    style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"/>
  <ScrollView
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content">
    <TextView
      android:id="@+id/text_view"
      android:layout_width="fill_parent"
      android:layout_height="wrap_content"/>
  </ScrollView>
</LinearLayout>

因为需要访问网络,所以我们还需要在AndroidManifest.xml中加入访问网络的权限:

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/> 

我们来看一下运行时的界面:

以上几个截图分别是初始界面、执行异步任务时界面、执行成功后界面、取消任务后界面。执行成功后,整个过程日志打印如下:

如果我们在执行任务时按下了“cancel”按钮,日志打印如下:
可以看到onCancelled()方法将会被调用,onPostExecute(Result result)方法将不再被调用。

上面介绍了AsyncTask的基本应用,有些朋友也许会有疑惑,AsyncTask内部是怎么执行的呢,它执行的过程跟我们使用Handler又有什么区别呢?答案是:AsyncTask是对Thread+Handler良好的封装,在android.os.AsyncTask代码里仍然可以看到Thread和Handler的踪迹。下面就向大家详细介绍一下AsyncTask的执行原理。

我们先看一下AsyncTask的大纲视图:

我们可以看到关键几个步骤的方法都在其中,doInBackground(Params... params)是一个抽象方法,我们继承AsyncTask时必须覆写此方法;onPreExecute()、onProgressUpdate(Progress... values)、onPostExecute(Result result)、onCancelled()这几个方法体都是空的,我们需要的时候可以选择性的覆写它们;publishProgress(Progress... values)是final修饰的,不能覆写,只能去调用,我们一般会在doInBackground(Params... params)中调用此方法;另外,我们可以看到有一个Status的枚举类和getStatus()方法,Status枚举类代码段如下:

//初始状态
private volatile Status mStatus = Status.PENDING; 

public enum Status {
  /**
   * Indicates that the task has not been executed yet.
   */
  PENDING,
  /**
   * Indicates that the task is running.
   */
  RUNNING,
  /**
   * Indicates that {@link AsyncTask#onPostExecute} has finished.
   */
  FINISHED,
} 

/**
 * Returns the current status of this task.
 *
 * @return The current status.
 */
public final Status getStatus() {
  return mStatus;
}

可以看到,AsyncTask的初始状态为PENDING,代表待定状态,RUNNING代表执行状态,FINISHED代表结束状态,这几种状态在AsyncTask一次生命周期内的很多地方被使用,非常重要。

介绍完大纲视图相关内容之后,接下来,我们会从execute(Params... params)作为入口,重点分析一下AsyncTask的执行流程,我们来看一下execute(Params... params)方法的代码段:

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
  if (mStatus != Status.PENDING) {
    switch (mStatus) {
      case RUNNING:
        //如果该任务正在被执行则抛出异常
        //值得一提的是,在调用cancel取消任务后,状态仍未RUNNING
        throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
            + " the task is already running.");
      case FINISHED:
        //如果该任务已经执行完成则抛出异常
        throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
            + " the task has already been executed "
            + "(a task can be executed only once)");
    }
  } 

  //改变状态为RUNNING
  mStatus = Status.RUNNING; 

  //调用onPreExecute方法
  onPreExecute(); 

  mWorker.mParams = params;
  sExecutor.execute(mFuture); 

  return this;
}

代码中涉及到三个陌生的变量:mWorker、sExecutor、mFuture,我们也会看一下他们的庐山真面目:

关于sExecutor,它是java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的实例,用于管理线程的执行。代码如下:

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
private static final int KEEP_ALIVE = 10; 

//新建一个队列用来存放线程
private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);
//新建一个线程工厂
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
  private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
  //新建一个线程
  public Thread newThread(Runnable r) {
    return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
  }
};
//新建一个线程池执行器,用于管理线程的执行
private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
    MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory); 

mWorker实际上是AsyncTask的一个的抽象内部类的实现对象实例,它实现了Callable<Result>接口中的call()方法,代码如下:

private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {
  Params[] mParams;
} 

而mFuture实际上是java.util.concurrent.FutureTask的实例,下面是它的FutureTask类的相关信息:

/**
 * A cancellable asynchronous computation.
 * ...
 */
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> { 
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
  /**
   * Sets this Future to the result of its computation
   * unless it has been cancelled.
   */
  void run();
} 

可以看到FutureTask是一个可以中途取消的用于异步计算的类。

下面是mWorker和mFuture实例在AsyncTask中的体现:

private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
private final FutureTask<Result> mFuture; 

public AsyncTask() {
  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
    //call方法被调用后,将设置优先级为后台级别,然后调用AsyncTask的doInBackground方法
    public Result call() throws Exception {
      Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
      return doInBackground(mParams);
    }
  }; 

  //在mFuture实例中,将会调用mWorker做后台任务,完成后会调用done方法
  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) {
        //发送取消任务的消息
        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);
      } 

      //发送显示结果的消息
      message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
          new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));
      message.sendToTarget();
    }
  };
}

我们看到上面的代码中,mFuture实例对象的done()方法中,如果捕捉到了CancellationException类型的异常,则发送一条“MESSAGE_POST_CANCEL”的消息;如果顺利执行,则发送一条“MESSAGE_POST_RESULT”的消息,而消息都与一个sHandler对象关联。这个sHandler实例实际上是AsyncTask内部类InternalHandler的实例,而InternalHandler正是继承了Handler,下面我们来分析一下它的代码:

private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1; //显示结果
private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;  //更新进度
private static final int MESSAGE_POST_CANCEL = 0x3; //取消任务 

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler(); 

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

我们看到,在处理消息时,遇到“MESSAGE_POST_RESULT”时,它会调用AsyncTask中的finish()方法,我们来看一下finish()方法的定义:

private void finish(Result result) {
  if (isCancelled()) result = null;
  onPostExecute(result); //调用onPostExecute显示结果
  mStatus = Status.FINISHED; //改变状态为FINISHED
}

原来finish()方法是负责调用onPostExecute(Result result)方法显示结果并改变任务状态的啊。

另外,在mFuture对象的done()方法里,构建一个消息时,这个消息包含了一个AsyncTaskResult类型的对象,然后在sHandler实例对象的handleMessage(Message msg)方法里,使用下面这种方式取得消息中附带的对象:

AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;

这个AsyncTaskResult究竟是什么呢,它又包含什么内容呢?其实它也是AsyncTask的一个内部类,是用来包装执行结果的一个类,让我们来看一下它的代码结构:

@SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"})
private static class AsyncTaskResult<Data> {
  final AsyncTask mTask;
  final Data[] mData; 

  AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {
    mTask = task;
    mData = data;
  }
}

看以看到这个AsyncTaskResult封装了一个AsyncTask的实例和某种类型的数据集,我们再来看一下构建消息时的代码:

//发送取消任务的消息
message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL,
    new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));
message.sendToTarget();
//发送显示结果的消息
message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
     new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));
message.sendToTarget();

在处理消息时是如何使用这个对象呢,我们再来看一下:

result.mTask.finish(result.mData[0]);
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData); 

概括来说,当我们调用execute(Params... params)方法后,execute方法会调用onPreExecute()方法,然后由ThreadPoolExecutor实例sExecutor执行一个FutureTask任务,这个过程中doInBackground(Params... params)将被调用,如果被开发者覆写的doInBackground(Params... params)方法中调用了publishProgress(Progress... values)方法,则通过InternalHandler实例sHandler发送一条MESSAGE_POST_PROGRESS消息,更新进度,sHandler处理消息时onProgressUpdate(Progress... values)方法将被调用;如果遇到异常,则发送一条MESSAGE_POST_CANCEL的消息,取消任务,sHandler处理消息时onCancelled()方法将被调用;如果执行成功,则发送一条MESSAGE_POST_RESULT的消息,显示结果,sHandler处理消息时onPostExecute(Result result)方法被调用。

经过上面的介绍,相信朋友们都已经认识到AsyncTask的本质了,它对Thread+Handler的良好封装,减少了开发者处理问题的复杂度,提高了开发效率,希望朋友们能多多体会一下。

时间: 2016-11-14

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