Android异步处理四：AsyncTask的实现原理

在《Android异步处理二：使用AsyncTask异步更新UI界面》一文中，我们介绍了如何使用AsyncTask实现异步下载图片，并且更新图片到UI界面的方法。本篇我们将学习Framework层AsyncTask的实现原理。

概述：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（原理见：《Android异步处理三：Handler+Looper+MessageQueue深入详解》）传递消息的方式，调用相关的回调函数，从而实现UI界面的更新。


例子：

本章还是以《Android异步处理二：使用AsyncTask异步更新UI界面》中的例子说明AsyncTask的实现原理。

这个例子是在后台下载CSDN的LOGO，下载完成后在UI界面上显示出来。

AsyncTask.java

[java] view plaincopy
  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("http://csdnimg.cn/www/images/csdnindex_logo.gif");  
  41.             }  
  42.         });  
  43.     }  
  44.       
  45.     class GetCSDNLogoTask extends AsyncTask<String,Integer,Bitmap> {//继承AsyncTask  
  46.   
  47.         @Override  
  48.         protected Bitmap doInBackground(String... params) {//处理后台执行的任务，在后台线程执行  
  49.             publishProgress(0);//将会调用onProgressUpdate(Integer... progress)方法  
  50.             HttpClient hc = new DefaultHttpClient();  
  51.             publishProgress(30);  
  52.             HttpGet hg = new HttpGet(params[0]);//获取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); 不能在后台线程操作ui  
  63.             return bm;  
  64.         }  
  65.           
  66.         protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {//在调用publishProgress之后被调用，在ui线程执行  
  67.             mProgressBar.setProgress(progress[0]);//更新进度条的进度  
  68.          }  
  69.   
  70.          protected void onPostExecute(Bitmap result) {//后台任务执行完之后被调用，在ui线程执行  
  71.              if(result != null) {  
  72.                  Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功获取图片", Toast.LENGTH_LONG).show();  
  73.                  mImageView.setImageBitmap(result);  
  74.              }else {  
  75.                  Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "获取图片失败", Toast.LENGTH_LONG).show();  
  76.              }  
  77.          }  
  78.            
  79.          protected void onPreExecute () {//在 doInBackground(Params...)之前被调用，在ui线程执行  
  80.              mImageView.setImageBitmap(null);  
  81.              mProgressBar.setProgress(0);//进度条复位  
  82.          }  
  83.            
  84.          protected void onCancelled () {//在ui线程执行  
  85.              mProgressBar.setProgress(0);//进度条复位  
  86.          }  
  87.           
  88.     }  
  89.       
  90.   
  91. }  
main.xml

[html] view plaincopy
  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="下载图片" 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] view plaincopy
  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>  

运行结果：

 



分析：

在分析实现流程之前，我们先了解一下AsyncTask有哪些成员变量。

[java] view plaincopy
  1. private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5个核心工作线程  
  2. private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128个工作线程  
  3. private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空闲线程的超时时间为1秒  
  4.   
  5. private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =  
  6.         new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待队列  
  7.   
  8. private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,  
  9.         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。  


 

回到例子中，点击按钮之后会新建一个GetCSDNLogoTask对象：

[java] view plaincopy
  1. GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask();  

此时会调用父类AsyncTask的构造函数：

AsyncTask.java

[java] view plaincopy
  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();//取消任务，发送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));//完成任务，发送MESSAGE_POST_RESULT消息并传递result对象  
  34.                 message.sendToTarget();  
  35.             }  
  36.         };  
  37.     }  


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GetCSDNLogoTask对象后，执行

[java] view plaincopy
  1. task.execute("http://csdnimg.cn/www/images/csdnindex_logo.gif");  

此时会调用AsyncTask的execute(Params...params)方法

AsyncTask.java

[java] view plaincopy
  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();//运行在ui线程，在提交任务到线程池之前执行  
  17.    
  18.         mWorker.mParams = params;  
  19.         sExecutor.execute(mFuture);//提交任务到线程池  
  20.    
  21.         return this;  
  22. }  


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《Android异步处理三：Handler+Looper+MessageQueue深入详解》一文中我们提到，Handler要处理其他线程传递过来的消息。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

[java] view plaincopy
  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]);//执行任务成功  
  10.                     break;  
  11.                 caseMESSAGE_POST_PROGRESS:  
  12.                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//进度更新  
  13.                     break;  
  14.                 caseMESSAGE_POST_CANCEL:  
  15.                     result.mTask.onCancelled();//取消任务  
  16.                     break;  
  17.             }  
  18.         }  
  19.     }  


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

本博文地址：http://blog.csdn.net/mylzc/article/details/6774131，转载请注明出处

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