Android 多线程----AsyncTask异步任务详解

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【正文】

本文将讲解一下Android的多线程的知识，以及如何通过AsyncTask机制来实现线程之间的通信。

一、Android当中的多线程：

在Android当中，当一个应用程序的组件启动的时候，并且没有其他的应用程序组件在运行时，Android系统就会为该应用程序组件开辟一个新的线程来执行。默认的情况下，在一个相同Android应用程序当中，里面的组件都是运行在同一个线程里的，这个线程称之为Main线程。当我们通过某个组件来启动另一个组件的时候，这个时候默认都是在同一个线程当中完成的。当然，我们可以自己来管理我们的Android应用的线程，我们可以根据我们自己的需要来给应用程序创建额外的线程。

二、Main Thread 和 Worker Thread：

在Android当中，通常将线程分为两种，一种叫做Main Thread，除了Main Thread之外的线程都可称为Worker Thread。

当一个应用程序运行的时候，Android操作系统就会给该应用程序启动一个线程，这个线程就是我们的Main Thread，这个线程非常重要，它主要用来加载UI界面，完成系统和用户之间的交互，并将交互后的结果又展示给用户，所以Main Thread又被称为UI Thread。

Android系统默认不会给应用程序组件创建一个额外的线程，所有的这些组件默认都是在同一个线程中运行。然而，某些时候当我们的应用程序需要完成一个耗时操作的时候（如访问网络或者是对数据库进行查询），此时UI Thread就会被阻塞。例如，当我们点击一个Button，然后希望其从网络中获取一些数据，如果此操作在UI Thread当中完成的话，UI线程就会处于阻塞的状态，此时，我们的系统不会调度任何其它的事件，更糟糕的是，当我们的整个现场如果阻塞时间超过5秒钟(官方描述)，这个时候就会出现 著名的ANR (Application Not Responding)的问题，此时，应用程序会弹出一个框，让用户选择是否退出该程序。对于Android开发来说，出现ANR的现象是绝对不能被允许的。

另外，由于Android UI控件不是线程安全的，所以我们不能在UI Thread之外的线程当中对UI控件进行操作。因此在Android的多线程编程当中，有两条非常重要的原则必须遵守：

• 不能在UI Thread当中进行耗时操作，以免阻塞UI Thread
• 不能在UI Thread之外的线程当中操纵UI元素

 三、如何处理UI Thread 和 Worker Thread之间的通信：

我们既不能在主线程当中处理耗时的操作，又不能在工作线程中来访问我们的UI控件，那么我们比如从网络中要下载一张图片，又怎么能将其更新到UI控件上呢？这就关系到了主线程和工作线程之间的通信问题了。在Android当中，提供了异步消息处理机制的两种方式来解决线程之间的通信问题，一种是通过Handler的机制(这种方式在后面的博客中将详细介绍),还有一种就是今天要详细讲解的 AsyncTask 机制。

四、AsyncTask：

AsyncTask：异步任务，从字面上来说，就是在UI主线程运行的时候，异步完成一些操作。AsyncTask允许我们在后台执行一个异步任务。我们可以将耗时的操作放在异步任务当中来执行，并随时将任务执行的结果返回给UI线程来更新UI控件。通过AsyncTask我们可以轻松解决多线程之间的通信问题。

怎么来理解AsyncTask呢？通俗来说，AsyncTask就相当于Android给我们提供了一个多线程编程的一个框架，其介于Thread和Handler之间，我们如果要定义一个AsyncTask，就需要定义一个类来继承AsyncTask这个抽象类，并实现其唯一的一个 doInBackgroud 抽象方法。

要掌握AsyncTask，我们就必须要一个概念，总结起来就是: 3个泛型，4个步骤。

我们来看看AsyncTask这个抽象类的定义，当我们定义一个类来继承AsyncTask这个类的时候，需要为其指定3个泛型参数：

AsyncTask　<Params, Progress, Result>

• Params: 指定的是我们传递给异步任务执行时的参数的类型
• Progress: 指定的是我们的异步任务在执行的时候将执行的进度返回给UI线程的参数的类型
• Result: 指定的是异步任务执行完后返回给UI线程的结果的类型

我们在定义一个类继承AsyncTask类的时候，必须指定好这三个泛型的类型，如果都不指定的话，则都将其写成Void，例如：

AsyncTask <Void, Void, Void>

4个步骤：当我们执行一个异步任务时，需要按照下面的4个步骤分别执行：

• onPreExecute(): 这个方法是在执行异步任务之前的时候执行，并且是在UI Thread当中执行的，通常我们在这个方法里做一些UI控件的初始化的操作，例如弹出ProgressDialog
• doInBackground(Params... params): 在onPreExecute()方法执行完后，会马上执行这个方法，这个方法就是来处理异步任务的方法，Android操作系统会在后台的线程池当中开启一个worker thread来执行这个方法（即在worker thread当中执行），执行完后将执行结果发送给最后一个 onPostExecute 方法，在这个方法里，我们可以从网络当中获取数据等一些耗时的操作
• onProgressUpdate(Progess... values): 这个方法也是在UI Thread当中执行的，在异步任务执行的时候，有时需要将执行的进度返回给UI界面，例如下载一张网络图片，我们需要时刻显示其下载的进度，就可以使用这个方法来更新进度。这个方法在调用之前，我们需要在 doInBackground 方法中调用一个 publishProgress(Progress) 的方法来将进度时时刻刻传递给 onProgressUpdate 方法来更新
• onPostExecute(Result... result): 当异步任务执行完之后，就会将结果返回给这个方法，这个方法也是在UI Thread当中调用的，我们可以将返回的结果显示在UI控件上

为什么AsyncTask抽象类只有一个 doInBackground 的抽象方法呢？？原因是，我们如果要做一个异步任务，我们必须要为其开辟一个新的Thread，让其完成一些操作，而在完成这个异步任务时，我可能并不需要弹出ProgressDialog，并不需要随时更新ProgressDialog的进度条，也并不需要将结果更新给UI界面，所以除了 doInBackground 方法之外的三个方法，都不是必须有的，因此必须要实现的方法是 doInBackground 方法。

4个步骤简洁版描述如下：

　　第一步：表示任务执行前的操作

　　第二步：主要完成耗时操作

　　第三步：主要是更新UI操作

　　第四步：产生最终结果

以下实例中代表的含义为：

　　第一步：显示进度条

　　第二步：（此任务必不可少）在后台执行任务，将进度值传给第三步，将结果传给第四步；

　　第三步：进度值更新

　　第四步：产生最终结果

五、【实例】通过AsyncTask来从网络上下载一张图片：

下面通过两个代码示例，来看看如何通过AsyncTask来从网络上下载一张图片，并更新到ImageView控件上。

在这之前，必须要执行的操作是：添加网络授权。下面的例子将有详细的操作描述。

【实例一】从网络下载图片，弹出一个ProgressDialog，但不显示实时进度：

1、添加网络授权：

因为手机默认不能访问网络，所以首先要在清单文件 AndroidManifest.xml中添加网络授权。

方法如下：

打开AndroidManifest.xml文件，点击"Permissions"按钮，然后点击“Add”：

弹出对话框后，选择最后一项：Users Permission：

接着选择其中的Internet选项：

按Ctrl+S保存即可。

紧接着，我们在清单文件中就能看到对应自动生成的代码：

其实，直接在AndroidManifest.xml文件中添加上这一行代码也是可以的。

2、完整版代码如下：

activity_main.xml的代码：

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context=".MainActivity" >
    <ImageView
        android:id="@+id/imageView1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentTop="true"
        android:layout_centerHorizontal="true" />
    <Button
        android:id="@+id/button1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentBottom="true"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:layout_marginBottom="136dp"
        android:text="下载网络图片" />
</RelativeLayout>

MainActivity.java的代码：

package com.example.downloadimage01;
import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.client.HttpClient;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;
import org.apache.http.util.EntityUtils;
import android.app.Activity;
import android.app.ProgressDialog;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.view.Menu;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;
public class MainActivity extends Activity {
    private ImageView imageView ;
    private Button button ;
    private ProgressDialog dialog ;
    //来自网络的图片
    private String image_path = "http://imgsrc.baidu.com/forum/pic/item/7c1ed21b0ef41bd51a5ac36451da81cb39db3d10.jpg" ;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
 
        //添加弹出的对话框
        dialog = new ProgressDialog(this) ;
        dialog.setTitle("提示") ;
        dialog.setMessage("正在下载图片，请稍后···") ;
 
        imageView = (ImageView)findViewById(R.id.imageView1) ;
        button = (Button)findViewById(R.id.button1) ;
        button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
 
            @Override
            public void onClick(View v) {
            //点击按钮时，执行异步任务的操作
                new DownTask().execute(image_path) ;
            }
        }) ;   //注意，这个地方的分号容易遗忘
    }
    /*
     * 异步任务执行网络下载图片
     * */
    public class DownTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {
    //上面的方法中，第一个参数：网络图片的路径，第二个参数的包装类：进度的刻度，第三个参数：任务执行的返回结果
        @Override
        //在界面上显示进度条
        protected void onPreExecute() {
            dialog.show() ;
        };
        protected Bitmap doInBackground(String... params) {  //三个点，代表可变参数
            //使用网络链接类HttpClient类完成对网络数据的提取
            HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient() ;
            HttpGet httpget = new HttpGet(params[0]) ;
            Bitmap bitmap = null ;
            try {
                HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpget) ;
                if(httpResponse.getStatusLine().getStatusCode()==200){
                    HttpEntity httpEntity = httpResponse.getEntity() ;
                    byte[] data = EntityUtils.toByteArray(httpEntity);
                    bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length);
                }
            }  catch (Exception e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            return bitmap;
        }
            //主要是更新UI
            @Override
            protected void onPostExecute(Bitmap result) {
                super.onPostExecute(result);
                imageView.setImageBitmap(result) ;//更新UI
                dialog.dismiss() ;
            }
    }
    @Override
    public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
        // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
        getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);
        return true;
    }
 
}

运行后，点击按钮，显示结果如下：

【实例二】从网络下载图片，弹出能显示进度值的对话框：

注：既然要显示进度值，所以此处的进度条风格要设置为水平。

1、添加网络授权（同上）

2、完整版代码如下：

activity_main.xml的代码和【实例一】中的一样；

MainActivity.java的代码：

 package com.example.smyh001downloadimage01;
 
 import java.io.ByteArrayOutputStream;
 import java.io.InputStream;
 
 import org.apache.http.HttpEntity;
 import org.apache.http.HttpResponse;
 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.app.ProgressDialog;
 import android.graphics.Bitmap;
 import android.graphics.BitmapFactory;
 import android.os.AsyncTask;
 import android.os.Bundle;
 import android.view.Menu;
 import android.view.View;
 import android.view.View.OnClickListener;
 import android.widget.Button;
 import android.widget.ImageView;
 
 public class MainActivity extends Activity {
 
     private ImageView imageView ;
     private Button button ;
     private ProgressDialog dialog ;
     //来自网络的图片
     private String image_path = "http://imgsrc.baidu.com/forum/pic/item/7c1ed21b0ef41bd51a5ac36451da81cb39db3d10.jpg" ;
     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.activity_main);
 
         //添加弹出的对话框
         dialog = new ProgressDialog(this) ;
         dialog.setTitle("提示") ;
         dialog.setMessage("正在下载图片，请稍后···") ;
         //将进度条设置为水平风格，让其能够显示具体的进度值
         dialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL) ;
         dialog.setCancelable(false) ; //用了这个方法之后，直到图片下载完成，进度条才会消失（即使在这之前点击了屏幕）
 
         imageView = (ImageView)findViewById(R.id.imageView1) ;
         button = (Button)findViewById(R.id.button1) ;
         button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
 
             @Override
             public void onClick(View v) {
             //点击按钮时，执行异步任务的操作
                 new DownTask().execute(image_path) ;
             }
         }) ;   //注意，这个地方的分号容易遗忘
 
     }    
 
     /*
      * 异步任务执行网络下载图片
      * */
     public class DownTask extends AsyncTask<String, Integer, byte[]> {
     //上面的方法中，第一个参数：网络图片的路径，第二个参数的包装类：进度的刻度，第三个参数：任务执行的返回结果
         @Override
         //在界面上显示进度条
         protected void onPreExecute() {
             dialog.show() ;
         };
 
         protected byte[] doInBackground(String... params) {  //三个点，代表可变参数
             //使用网络链接类HttpClient类完成对网络数据的提取，即完成对图片的下载功能
             HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient() ;
             HttpGet httpget = new HttpGet(params[0]) ;
             byte[] result = null ;
             ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream() ;
             InputStream inputStream = null ;
 
             try {
                 HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpget) ;
                 if(httpResponse.getStatusLine().getStatusCode()==200){
 
                     HttpEntity httpEntiry = httpResponse.getEntity();
                     inputStream = httpEntiry.getContent();
                     //    先要获得文件的总长度
                     long file_length = httpResponse.getEntity().getContentLength() ;
                     int len = 0 ;
                     //    每次读取1024个字节
                     byte[] data = new byte[1024] ;
                     //    每次读取后累加的长度
                     int total_length = 0 ;
                     while ((len = inputStream.read(data))!=-1) {
                         //    每读一次，就将total_length累加起来
                         total_length+=len ;
                         //    得到当前图片下载的进度
                         int progress_value = (int) ((total_length / (float)file_length)*100);
                         //    时刻将当前进度更新给onProgressUpdate方法
                         publishProgress(progress_value) ;
                         outputStream.write(data, 0, len);
                     }
                     //    边读边写到ByteArrayOutputStream当中
                     result = outputStream.toByteArray();
                     //bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length) ;
                 }
             }  catch (Exception e) {
                 // TODO Auto-generated catch block
                 e.printStackTrace();
             } finally {
                 httpClient.getConnectionManager().shutdown();
             }
             return result;
         }
 
         @Override
         protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
             // TODO Auto-generated method stub
             super.onProgressUpdate(values);
             //    更新ProgressDialog的进度条
             dialog.setProgress(values[0]);
         }
 
         //主要是更新UI
         @Override
         protected void onPostExecute(byte[] result) {
             super.onPostExecute(result);
             //    将doInBackground方法返回的byte[]解码成要给Bitmap
             Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length) ;
             //    更新我们的ImageView控件
             imageView.setImageBitmap(bitmap) ;//更新UI
             //    使ProgressDialog框消失
             dialog.dismiss() ;
         }
     }
 
     @Override
     public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
         // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
         getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);
         return true;
     }
 
 }

运行后，显示结果如下：

【工程文件】

链接：http://pan.baidu.com/s/1dDvhXkt

密码：47ce

六、AsyncTask的重要知识点：

明白了AsyncTask的工作原理后，继续补充一下AsyncTask的一些其他知识点：

1、Cancelling a Task

我们可以在任何时刻来取消异步任务的执行，通过调用 cancel(boolean)方法，调用完这个方法后系统会随后调用 isCancelled() 方法并且返回true。如果调用了这个方法，那么在 doInBackgroud() 方法执行完之后，就不会调用 onPostExecute() 方法了，取而代之的是调用 onCancelled() 方法。如果有必要的话，为了确保Task已经被取消了，我们需要经常调用 isCancelled() 方法来判断。

2、在使用AsyncTask做异步任务的时候必须要遵循的原则：

• AsyncTask类必须在UI Thread当中加载，在Android Jelly_Bean版本后这些都是自动完成的
• AsyncTask的对象必须在UI Thread当中实例化
• execute方法必须在UI Thread当中调用
• 不要手动的去调用AsyncTask的四个方法，这些都是由Android系统自动调用的
• AsyncTask任务只能被执行一次

【总结】

到此，有关AsyncTask的总结就到此为止了，本文主要讲解了Android中的多线程知识，并且详细地讲解了 AsyncTask 异步任务的概念和实现机制，并通过实例来了解 AsyncTask 的执行过程，最后还补充了 AsyncTask 的一些重要知识点，包括如何取消一个 AsyncTask 以及在使用 AsyncTask 时所必须遵循的规则。建议初学者（包括我）在理解这方面的问题时可以多参考官方的API文档。

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