深入了解Android中的AsyncTask

AsyncTask,即異步任務,是Android給我們提供的一個處理異步任務的類。通過此類,可以實現UI線程和後台線程進行通訊,後台線程執行異步任務,並把結果返回給UI線程。  我們知道,Android中只有UI線程,也就是主線程才能進行對UI的更新操作,而其他線程是不能直接操作UI的.這樣的好處是保證了UI的穩定性和准確性,避免多個線程同時對UI進行操作而造成UI的混亂。  但Android是一個多線程的操作系統,我們總不能把所有的任務都放在主線程中進行實現,比如網絡操作,文件讀取等耗時操作,如果全部放到主線程去執行,就可能會造成後面任務的阻塞。Android會去檢測這種阻塞,當阻塞時間太長的時候,就會拋出Application Not Responsed(ANR)錯誤.所以我們需要將這些耗時操作放在非主線程中去執行.這樣既避免了Android的單線程模型,又避免了ANR。  雖說現在做網絡請求有了Volley全家桶和OkHttp這樣好用的庫，但是在處理其他後台任務以及與UI交互上，還是需要用到AsyncTask。任何一個用戶量上千萬的產品絕對不會在代碼裡面使用系統原生的AsynTask，因為它蛋疼的兼容性以及極高的崩潰率實在讓人不敢恭維。  AsyncTask到底是什麼呢？很簡單，它不過是對線程池和Handler的封裝；用線程池來處理後台任務，用Handler來處理與UI的交互。線程池使用的是Executor接口，我們先了解一下線程池的特性。

JDK5帶來的一大改進就是Java的並發能力，它提供了三種並發武器：並發框架Executor，並發集合類型如ConcurrentHashMap，並發控制類如CountDownLatch等；盡量使用Exector而不是直接用Thread類進行並發編程。

AsyncTask內部也使用了線程池處理並發；線程池通過ThreadPoolExector類構造，這個構造函數參數比較多，它允許開發者對線程池進行定制，我們先看看這每個參數是什麼意思，然後看看Android是以何種方式定制的。

ThreadPoolExecutor的其他構造函數最終都會調用如下的構造函數完成對象創建工作：

  public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
       int maximumPoolSize,
       long keepAliveTime,
       TimeUnit unit,
       BlockingQueue<Runnable> workQueue,
       ThreadFactory threadFactory,
       RejectedExecutionHandler handler)；

corePoolSize: 核心線程數目，即使線程池沒有任務，核心線程也不會終止（除非設置了allowCoreThreadTimeOut參數）可以理解為“常駐線程”

maximumPoolSize: 線程池中允許的最大線程數目；一般來說，線程越多，線程調度開銷越大；因此一般都有這個限制。

keepAliveTime: 當線程池中的線程數目比核心線程多的時候，如果超過這個keepAliveTime的時間，多余的線程會被回收；這些與核心線程相對的線程通常被稱為緩存線程

unit: keepAliveTime的時間單位

workQueue: 任務執行前保存任務的隊列；這個隊列僅保存由execute提交的Runnable任務

threadFactory: 用來構造線程池的工廠；一般都是使用默認的；

handler: 當線程池由於線程數目和隊列限制而導致後續任務阻塞的時候，線程池的處理方式。

如果線程池中線程的數目少於corePoolSize，就算線程池中有其他的沒事做的核心線程，線程池還是會重新創建一個核心線程；直到核心線程數目到達corePoolSize（常駐線程就位）。如果線程池中線程的數目大於或者等於corePoolSize，但是工作隊列workQueue沒有滿，那麼新的任務會放在隊列workQueue中，按照FIFO的原則依次等待執行。當有核心線程處理完任務空閒出來後，會檢查這個工作隊列然後取出任務默默執行去，如果線程池中線程數目大於等於corePoolSize，並且工作隊列workQueue滿了，但是總線程數目小於maximumPoolSize，那麼直接創建一個線程處理被添加的任務。如果工作隊列滿了，並且線程池中線程的數目到達了最大數目maximumPoolSize，那麼就會用最後一個構造參數handler處理；**默認的處理方式是直接丟掉任務，然後拋出一個異常。總結起來，也即是說，當有新的任務要處理時，先看線程池中的線程數量是否大於 corePoolSize，再看緩沖隊列 workQueue 是否滿，最後看線程池中的線程數量是否大於 maximumPoolSize。另外，當線程池中的線程數量大於 corePoolSize 時，如果裡面有線程的空閒時間超過了 keepAliveTime，就將其移除線程池，這樣，可以動態地調整線程池中線程的數量。

AsyncTask裡面有“兩個”線程池；一個THREAD_POOL_EXECUTOR一個SERIAL_EXECUTOR；之所以打引號，是因為其實SERIAL_EXECUTOR也使用THREAD_POOL_EXECUTOR實現的，只不過加了一個隊列弄成了串行而已。AsyncTask裡面線程池是一個核心線程數為CPU + 1，最大線程數為CPU * 2 + 1，工作隊列長度為128的線程池；並且沒有傳遞handler參數，那麼使用的就是默認的Handler（拒絕執行)。如果任務過多，那麼超過了工作隊列以及線程數目的限制導致這個線程池發生阻塞，那麼悲劇發生，默認的處理方式會直接拋出一個異常導致進程掛掉。假設你自己寫一個異步圖片加載的框架，然後用AsyncTask實現的話，當你快速滑動ListView的時候很容易發生這種異常；這也是為什麼各大ImageLoader都是自己寫線程池和Handlder的原因。這個線程池是一個靜態變量；那麼在同一個進程之內，所有地方使用到的AsyncTask默認構造函數構造出來的AsyncTask都使用的是同一個線程池，如果App模塊比較多並且不加控制的話，很容易滿足第一條的崩潰條件；如果你不幸在不同的AsyncTask的doInBackgroud裡面訪問了共享資源，那麼就會發生各種並發編程問題。

在AsyncTask全部執行完畢之後，進程中還是會常駐corePoolSize個線程；在Android 4.4 （API 19）以下，這個corePoolSize是hardcode的，數值是5；API 19改成了cpu + 1；也就是說，在Android 4.4以前；如果你執行了超過五個AsyncTask；然後啥也不干了，進程中還是會有5個AsyncTask線程。

      AsyncTask裡面的handler很簡單，如下（API 22代碼）：

   private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();
    public InternalHandler() {
    super(Looper.getMainLooper());
   }

注意，這裡直接用的主線程的Looper；如果去看API 22以下的代碼，會發現它沒有這個構造函數，而是使用默認的；默認情況下，Handler會使用當前線程的Looper，如果你的AsyncTask是在子線程創建的，那麼很不幸，你的onPreExecute和onPostExecute並非在UI線程執行，而是被Handler post到創建它的那個線程執行；如果你在這兩個線程更新了UI，那麼直接導致崩潰。這也是大家口口相傳的AsyncTask必須在主線程創建的原因。另外，AsyncTask裡面的這個Handler是一個靜態變量，也就是說它是在類加載的時候創建的；如果在你的APP進程裡面，以前從來沒有使用過AsyncTask，然後在子線程使用AsyncTask的相關變量，那麼導致靜態Handler初始化，如果在API 16以下，那麼會出現上面同樣的問題；這就是AsyncTask必須在主線程初始化 的原因。事實上，在Android 4.1(API 16)以後，在APP主線程ActivityThread的main函數裡面，直接調用了AscynTask.init函數確保這個類是在主線程初始化的；另外，init這個函數裡面獲取了InternalHandler的Looper，由於是在主線程執行的，因此，AsyncTask的Handler用的也是主線程的Looper。這個問題從而得到徹底的解決。

AsyncTask的使用較為簡單，只需要關注三個參數和四個方法即可。

AsyncTask<Params,Progress,Result>是一個抽象類,通常用於被繼承.繼承AsyncTask需要指定如下三個泛型參數:

•      Params:啟動任務時輸入的參數類型.
  
•      Progress:後台任務執行中返回進度值的類型.
  
•      Result:後台任務執行完成後返　　 回結果的類型.
  

AsyncTask主要有如下幾個方法:

•      doInBackground:必須重寫,異步執行後台線程要完成的任務,耗時操作將在此方法中完成.
•      onPreExecute:執行後台耗時操作前被調用,通常用於進行初始化操作.
•      onPostExecute:當doInBackground方法完成後,系統將自動調用此方法,並將doInBackground方法返回的值傳入此方法.通過此方法進行UI的更新.
  
•      onProgressUpdate:當在doInBackground方法中調用publishProgress方法更新任務執行進度後,將調用此方法.通過此方法我們可以知曉任務的完成進度.

下面通過代碼演示一個典型的異步處理的實例--加載網絡圖片.網絡操作作為一個不穩定的耗時操作,從4.0開始就被嚴禁放入主線程中.所以在顯示一張網絡圖片時,我們需要在異步處理中下載圖片,並在UI線程中設置圖片。

MainActivity.java

import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
public class MainActivity extends Activity {
 private Button btn_image;
 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.activity_main);
  btn_image = (Button) findViewById(R.id.btn_image);
  btn_image.setOnClickListener(new OnClickListener() {
   @Override
   public void onClick(View v) {
    startActivity(new Intent(MainActivity.this,ImageActivity.class));
   }
  });
 }
}

ImageActivity.java

import android.app.Activity;
import android.graphics.*;
import android.os.*;
import android.view.View;
import android.widget.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class ImageActivity extends Activity {
 private ImageView imageView ;
 private ProgressBar progressBar ;
 private static String URL = "http://tupian.baike.com/a2_50_64_01300000432220134623642199335_jpg.html?prd=so_tupian";
 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.image);
  imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image);
  progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar);
  //通過調用execute方法開始處理異步任務.相當於線程中的start方法.
  new MyAsyncTask().execute(URL);
 }
 class MyAsyncTask extends AsyncTask<String,Void,Bitmap> {
  //onPreExecute用於異步處理前的操作
  @Override
  protected void onPreExecute() {
   super.onPreExecute();
   //此處將progressBar設置為可見.
   progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
  }
  //在doInBackground方法中進行異步任務的處理.
  @Override
  protected Bitmap doInBackground(String... params) {
   //獲取傳進來的參數
   String url = params[0];
   Bitmap bitmap = null;
   URLConnection connection ;
   InputStream is ;
   try {
    connection = new URL(url).openConnection();
    is = connection.getInputStream();
    //為了更清楚的看到加載圖片的等待操作,將線程休眠3秒鐘.
    Thread.sleep(3000);
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
    //通過decodeStream方法解析輸入流
    bitmap = BitmapFactory.decodeStream(bis);
    is.close();
    bis.close();
   } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   return bitmap;
  }
  //onPostExecute用於UI的更新.此方法的參數為doInBackground方法返回的值.
  @Override
  protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {
   super.onPostExecute(bitmap);
   //隱藏progressBar
   progressBar.setVisibility(View.GONE);
   //更新imageView
   imageView.setImageBitmap(bitmap);
  }
 }
}

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