Android（java）学习笔记149：Android线程形态之 AsyncTask （异步任务）

1、 AsyncTask和Handler的优缺点比较：

1）AsyncTask实现的原理和适用的优缺点

       AsyncTask是Android提供的轻量级的异步类，可以直接继承AsyncTask（AsyncTask是抽象类），在类中实现异步操作，并提供接口反馈当前异步执行的程度（可以通过接口实现UI进度更新），最后反馈执行的结果给UI主线程.

AsyncTask使用的优点:

l  简单,快捷

ll  过程可控

AsyncTask使用的缺点:

l  在使用多个异步操作和并需要进行Ui变更时,就变得复杂起来.

2）Handler异步实现的原理和适用的优缺点

在Handler 异步实现时,涉及到 Handler, Looper, Message,Thread四个对象，实现异步的流程是主线程启动Thread（子线程），thread(子线程)运行并生成Message-Looper获取Message并传递给Handler，Handler逐个获取Looper中的Message，并进行UI变更。

Handler使用的优点：

l  结构清晰，功能定义明确

ll   对于多个后台任务时，简单，清晰

Handler使用的缺点：

l  在单个后台异步处理时，显得代码过多，结构过于复杂（相对性）

2、AsyncTask介绍

Android的AsyncTask比Handler更轻量级一些，适用于简单的异步处理。

首先明确Android之所以有Handler和AsyncTask，都是为了不阻塞主线程（UI线程），且UI的更新只能在主线程中完成，因此异步处理是不可避免的。

 

AsyncTask其本质：是一个由5个核心线程组成的，最大队列数为128的线程池。我们在使用的过程中，通常会重写doInBackground(Params…) 方法，比较耗时的操作都可以放在这里。这个方法在子线程，是不能直接操作UI的。此方法在后台线程执行，完成任务的主要工作，通常需要较长的时间。在执行过程中可以调用onPostExecute(Result)方法，相当于Handler 处理UI的方式，在这里面可以使用在doInBackground 得到的结果处理操作UI。 此方法在主线程执行，任务执行的结果作为此方法的参数返回。

 

 AsyncTask定义了三种泛型类型 Params，Progress和Result。

• Params 启动任务执行的输入参数，比如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，比如String。

使用过AsyncTask 的同学都知道一个异步加载数据最少要重写以下这两个方法：

• doInBackground(Params… params) 后台线程池中执行，比较耗时的操作都可以放在这里。注意这里不能直接操作UI。此方法在后台线程执行，完成任务的主要工作，通常需要较长的时间。在执行过程中可以调用publicProgress(Progress…)来更新任务的进度，publishProgress方法会调用onProgressUpdate方法。另外此方法需要返回计算结果给onPostExecute方法。
• onPostExecute(Result result)  相当于Handler 处理UI的方式，在这里面可以使用在doInBackground 得到的结果处理操作UI。 此方法在主线程执行，异步任务执行结束之后，此方法会被调用，其中result参数是后台任务的返回值，即doInBackground的返回值。

有必要的话你还得重写以下这三个方法，但不是必须的：

• onProgressUpdate(Progress… values) 可以使用进度条增加用户体验度。 此方法在主线程执行，用于显示任务执行的进度，当后台任务的执行进度发生改变时，此方法会被调用。
• onPreExecute()        这里是最终用户调用Excute时的接口，在主线程中执行，当任务执行之前开始调用此方法，可以在这里显示进度对话框。
• onCancelled()             用户调用取消时，要做的操作

上面几个方法中，onPreExecute 先执行，接着是doInBackground，最后才是onPostExecute。

执行顺序 ：onPreExecute --> doInBackground--> onPostExecute   

特别的：doInBackground（publishProgress --> onProgressUpdate）

 

AsyncTask还提供了onCallcelled方法，同样onCallcelled方法在主线程中执行，当异步任务被取消时，onCallcelled方法会被调用，这个时候onPostExecute则不会被调用.使用AsyncTask类，以下是几条必须遵守的准则：

• AsyncTask的类必须在主线程中加载；
• AsyncTask的实例必须在UI thread中创建；
• execute方法必须在UI thread中调用；
• 不要手动的调用onPreExecute(), onPostExecute(Result)，doInBackground(Params...), onProgressUpdate(Progress...)这几个方法；
• 该task只能被执行一次，否则多次调用时将会出现异常；

一个超简单的理解 AsyncTask 的例子：main.xml：

 <LinearLayout 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:orientation="vertical" >

     <Button
         android:id="@+id/startButton"
         android:layout_width="fill_parent"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:text="开始异步任务" />

     <Button
         android:id="@+id/cancelButton"
         android:layout_width="fill_parent"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:text="取消异步任务" />

     <ProgressBar
         android:id="@+id/progressBar"
         style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"
         android:layout_width="fill_parent"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:max="100"
         android:progress="0" />

     <ScrollView
         android:id="@+id/scrollView"
         android:layout_width="fill_parent"
         android:layout_height="wrap_content" >

         <TextView
             android:id="@+id/textView"
             android:layout_width="fill_parent"
             android:layout_height="wrap_content"
             android:text="test test" />
     </ScrollView>

 </LinearLayout>

MainActivity.java，如下：

 package com.example.asynctasktest;
 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.view.View;
 import android.view.View.OnClickListener;
 import android.widget.Button;
 import android.widget.ProgressBar;
 import android.widget.TextView;
 import android.widget.Toast;
 public class MainActivity extends Activity {
   private Button satrtButton;
   private Button cancelButton;
   private ProgressBar progressBar;
   private TextView textView;
   private DownLoaderAsyncTask downLoaderAsyncTask;
     @Override
     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.main);
         initView();
     }
   public void initView() {
     satrtButton=(Button) findViewById(R.id.startButton);
     cancelButton=(Button) findViewById(R.id.cancelButton);
     satrtButton.setOnClickListener(new ButtonOnClickListener());
     cancelButton.setOnClickListener(new ButtonOnClickListener());
     progressBar=(ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar);
     textView=(TextView) findViewById(R.id.textView);
   }
    private class ButtonOnClickListener implements OnClickListener{
     public void onClick(View v) {
       switch (v.getId()) {
       case R.id.startButton:
         //注意:
         //1 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
         //2 异步任务的实例必须在UI线程中创建
         //3 execute()方法必须在UI线程中调用。
         downLoaderAsyncTask=new DownLoaderAsyncTask();
         downLoaderAsyncTask.execute("http://www.baidu.com");
         break;
       case R.id.cancelButton:
         //取消一个正在执行的任务,onCancelled()方法将会被调用
         downLoaderAsyncTask.cancel(true);
         break;
       default:
         break;
       }
     }

    }
     //构造函数AsyncTask<Params, Progress, Result>参数说明:
     //Params    启动任务执行的输入参数
     //Progress  后台任务执行的进度
     //Result    后台计算结果的类型
    private class DownLoaderAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String>{
     //onPreExecute()方法用于在执行异步任务前,主线程做一些准备工作
   @Override
   protected void onPreExecute() {
     super.onPreExecute();
     textView.setText("调用onPreExecute()方法--->准备开始执行异步任务");
     System.out.println("调用onPreExecute()方法--->准备开始执行异步任务");
   }

     //doInBackground()方法用于在执行异步任务,不可以更改主线程中UI
   @Override
   protected String doInBackground(String... params) {
      System.out.println("调用doInBackground()方法--->开始执行异步任务");
     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 bos = new ByteArrayOutputStream();
         byte[] buffer = new byte[1024];
         int count = 0;
         int length = -1;
         while ((length = is.read(buffer)) != -1) {
           bos.write(buffer, 0, length);
           count += length;
           //publishProgress()为AsyncTask类中的方法
           //常在doInBackground()中调用此方法
           //用于通知主线程,后台任务的执行情况.
           //此时会触发AsyncTask中的onProgressUpdate()方法
           publishProgress((int) ((count / (float) total) * 100));
           //为了演示进度,休眠1000毫秒
           Thread.sleep(1000);
         }
         return new String(bos.toByteArray(), "UTF-8");
       }
     } catch (Exception e) {
       return null;
     }
     return null;
   }

   //onPostExecute()方法用于异步任务执行完成后,在主线程中执行的操作
   @Override
   protected void onPostExecute(String result) {
     super.onPostExecute(result);
     Toast.makeText(getApplicationContext(), "调用onPostExecute()方法--->异步任务执行完毕", 0).show();
     //textView显示网络请求结果
     textView.setText(result);
     System.out.println("调用onPostExecute()方法--->异步任务执行完毕");
   }

   //onProgressUpdate()方法用于更新异步执行中,在主线程中处理异步任务的执行信息
   @Override
   protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
     super.onProgressUpdate(values);
     //更改进度条
     progressBar.setProgress(values[0]);
     //更改TextView
     textView.setText("已经加载"+values[0]+"%");
   }

   //onCancelled()方法用于异步任务被取消时,在主线程中执行相关的操作
   @Override
   protected void onCancelled() {
     super.onCancelled();
     //更改进度条进度为0
     progressBar.setProgress(0);
     //更改TextView
     textView.setText("调用onCancelled()方法--->异步任务被取消");
     System.out.println("调用onCancelled()方法--->异步任务被取消");
   }
    }
 }

3、AsyncTask的工作原理（通过查看源码）

参见《Android开发艺术探索》：P ~ P 

 

4、深入解析AsyncTask与Thread的区别

（1）AsyncTask的内幕　　

AsyncTask主要有二个部分：一个是与主线程的交互，另一个就是线程的管理调度。虽然可能多个AsyncTask的子类的实例，但是AsyncTask的内部Handler和ThreadPoolExecutor都是进程范围内共享的，其都是static的，也即属于类的，类的属性的作用范围是CLASSPATH，因为一个进程一个VM，所以是AsyncTask控制着进程范围内所有的子类实例。

• 与主线程交互

　　与主线程交互是通过Handler来进行的，因为本文主要探讨AsyncTask在任务调度方面的，所以对于这部分不做细致介绍，感兴趣的朋友可以去看AsyncTask的源码 。

•  线程任务的调度

　　内部会创建一个进程作用域的线程池来管理要运行的任务，也就就是说当你调用了AsyncTask#execute()后，AsyncTask会把任务交给线程池，由线程池来管理创建Thread和运行Therad。对于内部的线程池不同版本的Android的实现方式是不一样的：　　

　　1）Android 3.0 以前的版本，也即SDK/API 和以前的版本 　　

　　内部的线程池限制是个，也就是说同时只能有5个线程运行，超过的线程只能等待，等待前面的线程某个执行完了才被调度和运行。换句话说，如果一个进程中的AsyncTask实例个数超过5个，那么假如前5个都运行很长时间的话，那么第6个只能等待机会了。这是AsyncTask的一个限制，而且对于3.0以前的版本无法解决。如果你的应用需要大量的后台线程去执行任务，那么你只能放弃使用AsyncTask，自己创建线程池来管理Thread，或者干脆不用线程池直接使用Thread也无妨。不得不说，虽然AsyncTask较Thread使用起来比较方便，但是它最多只能同时运行5个线程，这也大大局限了它的实力，你必须要小心的设计你的应用，错开使用AsyncTask的时间，尽力做到分时，或者保证数量不会大于5个，否则就可能遇到上面提到的问题。要不然就只能使用JavaSE中的API了。

 

         

          　　

　　2）Android 3.0 以后，也即SDK/API 和 以后的版本　　

　　可能是Google意识到了AsyncTask的局限性了，从Android 3.0开始对AsyncTask的API做出了一些调整：#execute()提交的任务，按先后顺序每次只运行一个也就是说它是按提交的次序，每次只启动一个线程执行一个任务，完成之后再执行第二个任务，也就是相当于只有一个后台线程在执行所提交的任务 。

 

 

                     

　　　　新增了接口#executeOnExecutor()

　　　　这个接口允许开发者提供自定义的线程池来运行和调度Thread，如果你想让所有的任务都能并发同时运行，那就创建一个没有限制的线程池(Executors.newCachedThreadPool())，并提供给AsyncTask。这样这个AsyncTask实例就有了自己的线程池而不必使用AsyncTask默认的。　　　 

　　　　新增了二个预定义的线程池SERIAL_EXECUTOR和THREAD_POOL_EXECUTOR

　　　　其实THREAD_POOL_EXECUTOR并不是新增的，之前的就有，只不过之前(Android 2.3)它是AsyncTask私有的，未公开而已。THREAD_POOL_EXECUTOR是一个corePoolSize为5的线程池，也就是说最多只有5个线程同时运行，超过5个的就要等待。所以如果使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)就跟2.3版本的AsyncTask.execute()效果是一样的。                                                               

　　　　 

　　而SERIAL_EXECUTOR是新增的，它的作用是保证任务执行的顺序，也就是它可以保证提交的任务确实是按照先后顺序执行的。它的内部有一个队列用来保存所提交的任务，保证当前只运行一个，这样就可以保证任务是完全按照顺序执行的，默认的execute()使用的就是这个，也就是executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR) 与 execute()是一样的。 

 

（2）AsyncTask的使用注意事项 

曾建议使用AsyncTask而不是使用Thread，但是AsyncTask似乎又有它的限制，这就要根据具体的需求情况而选择合适的工具，下面是一些建议：

• 改善你的设计，少用异步处理

　　线程的开销是非常大的，同时异步处理也容易出错，难调试，难维护，所以改善你的设计，尽可能的少用异步。对于一般性的数据库查询，少量的I/O操作是没有必要启动线程的。

• 与主线程有交互时用AsyncTask，否则就用Thread

　　AsyncTask被设计出来的目的就是为了满足Android的特殊需求：非主线程不能操作(UI)组件，所以AsyncTask扩展Thread增强了与主线程的交互的能力。如果你的应用没有与主线程交互，那么就直接使用Thread就好了。

• 当有需要大量线程执行任务时，一定要创建线程池

　　线程的开销是非常大的，特别是创建一个新线程，否则就不必设计线程池之类的工具了。当需要大量线程执行任务时，一定要创建线程池，无论是使用AsyncTask还是Thread，因为使用AsyncTask它内部的线程池有数量限制，可能无法满足需求；使用Thread更是要线程池来管理，避免虚拟机创建大量的线程。比如从网络上批量下载图片，你不想一个一个的下，或者5个5个的下载，那么就创建一个CorePoolSize为10或者20的线程池，每次10个或者20个这样的下载，即满足了速度，又不至于耗费无用的性能开销去无限制的创建线程。

• 对于想要立即开始执行的异步任务，要么直接使用Thread，要么单独创建线程池提供给AsyncTask

　　默认的AsyncTask不一定会立即执行你的任务，除非你提供给他一个单独的线程池。如果不与主线程交互，直接创建一个Thread就可以了，虽然创建线程开销比较大，但如果这不是批量操作就没有问题。

• Android的开发没有想像中那样简单，要多花心思和时间在代码上和测试上面，以确信程序是优质的。

5. 坑爹的AsyncTask内存泄漏：

AsyncTask底层虽然是封装了线程和handler，但是不可避免的出现了内存泄露的问题。

（1）AsyncTask的内存泄漏：

private TextView mTextview;

new AsyncTask<...> {

      @Override
      protected void onPostExecute(Objecto) {
             mTextview.setText("text");
      }

}.execute();

乍一看好像没什么问题，但这段代码会导致内存泄露，线程有可能会超出当前Activity的生命周期之后仍然在run，因为这个时候线程已经不受控制了。Activity生命周期已经结束，需要被系统回收掉，但是AsyncTask还在持有TextView的引用，这样就导致了内存泄露。

既然你说上面的代码有问题，那我们把上面的代码改一改，如下：

private TextView mTextview;

new AsyncTask<...> {

@Override

protected void onPostExecute(Objecto) {

//mTextview.setText("text");

}

}.execute();

我直接注释掉，不做UI操作了，这样总不会有问题了吧。真的吗？

仔细看，这里是个内部类，由于Java内部类的特点，AsyncTask内部类会持有外部类的隐式引用。即使从代码上看我在AsyncTask里没有持有外部的任何引用，但是写在Activity里，对context仍然会有个强引用，这样如果线程超过Activity生命周期，Activity还是无法回收造成内存泄露。

（2）AsyncTask内存泄漏的解决方法：

在Activity生命周期结束前，去cancel AsyncTask，因为Activity都要销毁了，这个时候再跑线程，绘UI显然已经没什么意义了。

也就是在Activity的onDestory方法中调用AsyncTask.cancel(true)