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android多线程-AsyncTask之工作原理深入解析(上)

2016-09-08

前两篇我们分析android的异步线程类HandlerThread与IntentService,它们都是android系统独有的线程类,而android中还有另一个比较重要的异步线程类,它就是AsyncTask。本篇我们将从以下3点深入分析AsyncTask。

前两篇我们分析android的异步线程类HandlerThread与IntentService,它们都是android系统独有的线程类,而android中还有另一个比较重要的异步线程类,它就是AsyncTask。本篇我们将从以下3点深入分析AsyncTask。

AsyncTask的常规使用分析以及案例实现 AsyncTask在不同android版本的下的差异 AsyncTask的工作原理流程

一、AsyncTask的常规使用分析以及案例实现

??AsyncTask是一种轻量级的异步任务类,它可以在线程池中执行后台任务,然后会把执行的进度和最终结果传递给主线程并更新UI。AsyncTask本身是一个抽象类它提供了Params、Progress、Result 三个泛型参数,其类声明如下:

public abstract class AsyncTask {

??由类声明可以看出AsyncTask抽象类确实定义了三种泛型类型 Params,Progress和Result,它们分别含义如下:

Params :启动任务执行的输入参数,如HTTP请求的URL Progress : 后台任务执行的百分比 Result :后台执行任务最终返回的结果类型

??如果AsyncTask不需要传递具体参数,那么这三个泛型参数可以使用Void代替。好~,我们现在创建一个类继承自AsyncTask如下:

package com.zejian.handlerlooper;

import android.graphics.Bitmap;
import android.os.AsyncTask;

/**
 * Created by zejian
 * Time 16/9/4.
 * Description:
 */
public class DownLoadAsyncTask extends AsyncTask {

    /**
     * onPreExecute是可以选择性覆写的方法
     * 在主线程中执行,在异步任务执行之前,该方法将会被调用
     * 一般用来在执行后台任务前对UI做一些标记和准备工作,
     * 如在界面上显示一个进度条。
     */
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
    }

    /**
     * 抽象方法必须覆写,执行异步任务的方法
     * @param params
     * @return
     */
    @Override
    protected Bitmap doInBackground(String... params) {
        return null;
    }

    /**
     * onProgressUpdate是可以选择性覆写的方法
     * 在主线程中执行,当后台任务的执行进度发生改变时,
     * 当然我们必须在doInBackground方法中调用publishProgress()
     * 来设置进度变化的值
     * @param values
     */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
    }

    /**
     * onPostExecute是可以选择性覆写的方法
     * 在主线程中执行,在异步任务执行完成后,此方法会被调用
     * 一般用于更新UI或其他必须在主线程执行的操作,传递参数bitmap为
     * doInBackground方法中的返回值
     * @param bitmap
     */
    @Override
    protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {
        super.onPostExecute(bitmap);
    }

    /**
     * onCancelled是可以选择性覆写的方法
     * 在主线程中,当异步任务被取消时,该方法将被调用,
     * 要注意的是这个时onPostExecute将不会被执行
     */
    @Override
    protected void onCancelled() {
        super.onCancelled();
    }
}

??如代码所示,我们创建一个继承自AsyncTask的异步线程类,在泛型参数方面,传递String类型(Url) , Integer类型(显示进度),Bitmap类型作为返回值。接着重写了抽象方法doInBackground(),以及覆写了onPreExecute()、onProgressUpdate()、onPostExecute()、onCancelled()等方法,它们的主要含义如下:

(1)onPreExecute(), 该方法在主线程中执行,将在execute(Params… params)被调用后执行,一般用来做一些UI的准备工作,如在界面上显示一个进度条。 (2)doInBackground(Params…params), 抽象方法,必须实现,该方法在线程池中执行,用于执行异步任务,将在onPreExecute方法执行后执行。其参数是一个可变类型,表示异步任务的输入参数,在该方法中还可通过publishProgress(Progress… values)来更新实时的任务进度,而publishProgress方法则会调用onProgressUpdate方法。此外doInBackground方法会将计算的返回结果传递给onPostExecute方法。 (3)onProgressUpdate(Progress…),在主线程中执行,该方法在publishProgress(Progress… values)方法被调用后执行,一般用于更新UI进度,如更新进度条的当前进度。 (4)onPostExecute(Result), 在主线程中执行,在doInBackground 执行完成后,onPostExecute 方法将被UI线程调用,doInBackground 方法的返回值将作为此方法的参数传递到UI线程中,并执行一些UI相关的操作,如更新UI视图。 (5)onCancelled(),在主线程中执行,当异步任务被取消时,该方法将被调用,要注意的是这个时onPostExecute将不会被执行。

??我们这里再强调一下它们的执行顺序,onPreExecute方法先执行,接着是doInBackground方法,在doInBackground中如果调用了publishProgress方法,那么onProgressUpdate方法将会被执行,最后doInBackground方法执行后完后,onPostExecute方法将被执行。说了这么多,我们还没说如何启动AsyncTask呢,其实可以通过execute方法启动异步线程,其方法声明如下:

public final AsyncTask execute(Params... params)

??该方法是一个final方法,参数类型是可变类型,实际上这里传递的参数和doInBackground(Params…params)方法中的参数是一样的,该方法最终返回一个AsyncTask的实例对象,可以使用该对象进行其他操作,比如结束线程之类的。启动范例如下:

new DownLoadAsyncTask().execute(url1,url2,url3);

??当然除了以上介绍的内容外,我们在使用AsyncTask时还必须遵守一些规则,以避免不必要的麻烦。

(1) AsyncTask的实例必须在主线程(UI线程)中创建 ,execute方法也必须在主线程中调用 (2) 不要在程序中直接的调用onPreExecute(), onPostExecute(Result),doInBackground(Params…), onProgressUpdate(Progress…)这几个方法 (3) 不能在doInBackground(Params… params)中更新UI (5) 一个AsyncTask对象只能被执行一次,也就是execute方法只能调用一次,否则多次调用时将会抛出异常

??到此,AsyncTask的常规方法说明和使用以及注意事项全部介绍完了,下面我们来看一个下载案例,该案例是去下载一张大图,并实现下载实时进度。先来看看AsynTaskActivity.java的实现:

package com.zejian.handlerlooper;

import android.content.Context;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Environment;
import android.os.PowerManager;
import android.widget.Toast;

import com.zejian.handlerlooper.util.LogUtils;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

/**
 * Created by zejian
 * Time 16/9/4.
 * Description:
 */
public class DownLoadAsyncTask extends AsyncTask {
    private PowerManager.WakeLock mWakeLock;
    private int ValueProgress=100;
    private Context context;


    public DownLoadAsyncTask(Context context){
        this.context=context;
    }

    /**
     * sync method which download file
     * @param params
     * @return
     */
    @Override
    protected String doInBackground(String... params) {
        InputStream input = null;
        OutputStream output = null;
        HttpURLConnection connection = null;
        try {
            URL url = new URL(params[0]);
            connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            connection.connect();
            // expect HTTP 200 OK, so we don't mistakenly save error report
            // instead of the file
            if (connection.getResponseCode() != HttpURLConnection.HTTP_OK) {
                return "Server returned HTTP " + connection.getResponseCode()
                        + " " + connection.getResponseMessage();
            }
            // this will be useful to display download percentage
            // might be -1: server did not report the length
            int fileLength = connection.getContentLength();
            // download the file
            input = connection.getInputStream();
            //create output
            output = new FileOutputStream(getSDCardDir());
            byte data[] = new byte[4096];
            long total = 0;
            int count;
            while ((count = input.read(data)) != -1) {
                // allow canceling with back button
                if (isCancelled()) {
                    input.close();
                    return null;
                }
                total += count;
                // publishing the progress....
                if (fileLength > 0) // only if total length is known
                    publishProgress((int) (total * 100 / fileLength));
                //
                Thread.sleep(100);
                output.write(data, 0, count);
            }
        } catch (Exception e) {
            return e.toString();
        } finally {
            try {
                if (output != null)
                    output.close();
                if (input != null)
                    input.close();
            } catch (IOException ignored) {
            }
            if (connection != null)
                connection.disconnect();
        }

        return null;
    }

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
        // take CPU lock to prevent CPU from going off if the user
        // presses the power button during download
        PowerManager pm = (PowerManager) context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
        mWakeLock = pm.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK,
                getClass().getName());
        mWakeLock.acquire();
        //Display progressBar
//        progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(String values) {
        super.onPostExecute(values);
        mWakeLock.release();
        if (values != null)
            LogUtils.e("Download error: "+values);
        else {
            Toast.makeText(context, "File downloaded", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }

    /**
     * set progressBar
     * @param values
     */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
//        progressBar.setmProgress(values[0]);
        //update progressBar
        if(updateUI!=null){
            updateUI.UpdateProgressBar(values[0]);
        }
    }

    /**
     * get SD card path
     * @return
     */
    public File getSDCardDir(){
        if(Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState())){
            // 创建一个文件夹对象,赋值为外部存储器的目录
            String dirName = Environment.getExternalStorageDirectory()+"/MyDownload/";
            File f = new File(dirName);
            if(!f.exists()){
                f.mkdir();
            }
            File downloadFile=new File(f,"new.jpg");
            return downloadFile;
        }
        else{
            LogUtils.e("NO SD Card!");
            return null;

        }

    }

    public UpdateUI updateUI;


    public interface UpdateUI{
        void UpdateProgressBar(Integer values);
    }

    public void setUpdateUIInterface(UpdateUI updateUI){
        this.updateUI=updateUI;
    }
}

??简单说明一下代码,在onPreExecute方法中,可以做了一些准备工作,如显示进度圈,这里为了演示方便,进度圈在常态下就是显示的,同时,我们还锁定了CPU,防止下载中断,而在doInBackground方法中,通过HttpURLConnection对象去下载图片,然后再通过int fileLength =connection.getContentLength();代码获取整个下载图片的大小并使用publishProgress((int) (total * 100 / fileLength));更新进度,进而调用onProgressUpdate方法更新进度条。最后在onPostExecute方法中释放CPU锁,并通知是否下载成功。接着看看Activity的实现:
activity_download.xml



    

AsynTaskActivity.java

package com.zejian.handlerlooper;

import android.Manifest;
import android.app.Activity;
import android.content.pm.PackageManager;
import android.os.Bundle;
import android.support.v4.app.ActivityCompat;
import android.support.v4.content.ContextCompat;
import android.view.View;
import android.widget.Button;

import com.zejian.handlerlooper.util.LoadProgressBarWithNum;
import com.zejian.handlerlooper.util.LogUtils;

/**
 * Created by zejian
 * Time 16/9/4.
 * Description:AsynTaskActivity
 */
public class AsynTaskActivity extends Activity implements DownLoadAsyncTask.UpdateUI {
    private static int WRITE_EXTERNAL_STORAGE_REQUEST_CODE=0x11;
    private static String DOWNLOAD_FILE_JPG_URL="http://img2.3lian.com/2014/f6/173/d/51.jpg";
    private LoadProgressBarWithNum progressBar;

    private Button downloadBtn;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_download);
        progressBar= (LoadProgressBarWithNum) findViewById(R.id.progressbar);
        downloadBtn= (Button) findViewById(R.id.downloadBtn);
        //create DownLoadAsyncTask
        final DownLoadAsyncTask  downLoadAsyncTask= new DownLoadAsyncTask(AsynTaskActivity.this);
        //set Interface
        downLoadAsyncTask.setUpdateUIInterface(this);
        //start download
        downloadBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                //execute
                downLoadAsyncTask.execute(DOWNLOAD_FILE_JPG_URL);
            }
        });

        //android 6.0 权限申请
        if (ContextCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE)
                != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            //android 6.0 API 必须申请WRITE_EXTERNAL_STORAGE权限
            ActivityCompat.requestPermissions(this, new String[]{Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE},
                    WRITE_EXTERNAL_STORAGE_REQUEST_CODE);
        }
    }


    @Override
    public void onRequestPermissionsResult(int requestCode, String[] permissions, int[] grantResults) {
        super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults);
        doNext(requestCode,grantResults);
    }

    private void doNext(int requestCode, int[] grantResults) {
        if (requestCode == WRITE_EXTERNAL_STORAGE_REQUEST_CODE) {
            if (grantResults[0] == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                // Permission Granted
                LogUtils.e("Permission Granted");
            } else {
                // Permission Denied
                LogUtils.e("Permission Denied");
            }
        }
    }

    /**
     * update progressBar
     * @param values
     */
    @Override
    public void UpdateProgressBar(Integer values) {
        progressBar.setmProgress(values);;
    }
}

??在AsynTaskActivity中实现了更新UI的接口DownLoadAsyncTask.UpdateUI,用于更新主线程的progressBar的进度,由于使用的测试版本是android6.0,涉及到外部SD卡读取权限的申请,所以在代码中对SD卡权限进行了特殊处理(这点不深究,不明白可以google一下),LoadProgressBarWithNum是一个自定义的进度条控件。ok~,最后看看我们的运行结果:
\
??效果符合预期,通过这个案例,相信我们对AsyncTask的使用已相当清晰了。基本使用到此,然后再来聊聊AsyncTask在不同android版本中的差异。

二、AsyncTask在不同android版本的下的差异

??这里我们主要区分一下android3.0前后版本的差异,在android 3.0之前,AsyncTask处理任务时默认采用的是线程池里并行处理任务的方式,而在android 3.0之后 ,为了避免AsyncTask处理任务时所带来的并发错误,AsyncTask则采用了单线程串行执行任务。但是这并不意味着android 3.0之后只能执行串行任务,我们仍然可以采用AsyncTask的executeOnExecutor方法来并行执行任务。接下来,编写一个案例,分别在android 2.3.3 和 android 6.0上执行,然后打印输出日志。代码如下:

package com.zejian.handlerlooper;

import android.app.Activity;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import com.zejian.handlerlooper.util.LogUtils;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * Created by zejian
 * Time 16/9/5.
 * Description:
 */
public class ActivityAsyncTaskDiff extends Activity {
    private Button btn;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_async_diff);
        btn= (Button) findViewById(R.id.btn);
        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new AysnTaskDiff("AysnTaskDiff-1").execute("");
                new AysnTaskDiff("AysnTaskDiff-2").execute("");
                new AysnTaskDiff("AysnTaskDiff-3").execute("");
                new AysnTaskDiff("AysnTaskDiff-4").execute("");
                new AysnTaskDiff("AysnTaskDiff-5").execute("");
            }
        });
    }

    private static class AysnTaskDiff extends AsyncTask{
        private String name;
        public AysnTaskDiff(String name){
            super();
            this.name=name;
        }

        @Override
        protected String doInBackground(String... params) {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            }catch (Exception ex){
                ex.printStackTrace();
            }

            return name;
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(String s) {
            super.onPostExecute(s);
            SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            LogUtils.e(s+" execute 执行完成时间:"+df.format(new Date()));
        }
    }

}

??案例代码比较简单,不过多分析,我们直接看在android 2.3.3 和 android 6.0上执行的结果,其中android 2.3.3上执行Log打印如下:
\
在 android 6.0上执行Log打印如下:
\
?? 从打印log可以看出AsyncTask在android 2.3.3上确实是并行执行任务的,而在 android 6.0上则是串行执行任务。那么了解这点有什么用呢?其实以前我也只是知道这回事而已,不过最近在SDK开发中遇到了AsyncTask的开发问题,产生问题的场景是这样的,我们团队在SDK中使用了AsyncTask作为网络请求类,因为现在大部分系统都是在Android 3.0以上的系统运行的,所以默认就是串行运行,一开始SDK在海外版往外提供也没有出现什么问题,直到后面我们提供国内一个publisher海外版本时,问题就出现了,该publisher接入我们的SDK后,他们的应用网络加载速度变得十分慢,后来他们一直没排查出啥问题,我们这边也在懵逼中……直到我们双方都找到一个点,那就是publisher的应用和我们的SDK使用的都是AsyncTask作为网络请求,那么问题就来,我们SDK是在在Application启动时触发网络的,而他们的应用也是启动Activity时去访问网络,所以SDK比应用先加载网络数据,但是!!!AsyncTask默认是串行执行的,所以!!只有等我们的SDK网络加载完成后,他们应用才开始加载网络数据,这就造成应用的网络加载延迟十分严重了。后面我们SDK在内部把AsyncTask改为并行任务后问题也就解决了(当然这也是SDK的一个BUG,考虑欠佳)。在Android 3.0之后我们可以通过下面代码让AsyncTask执行并行任务,其AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR为AsyncTask的内部线程池。

new AysnTaskDiff("AysnTaskDiff-5").executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,"");

?? 第一个参数传递是线程池,一般使用AsyncTask内部提供的线程池即可(也可以自己创建),第二个参数,就是最终会传递给doInBackground方法的可变参数,这里不传,所以直接给了空白符。执行效果就不再演示了,大家可以自行测试一下。
?? ok~,到此AsyncTask在不同android版本中的差异也分析完,感觉文章有点长了,那么AsyncTask工作原理分析就放到下篇吧,晚安。。

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