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

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package com.zhuozhuo;

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.graphics.Bitmap;

import android.graphics.BitmapFactory;

import android.os.AsyncTask;

import android.os.Bundle;

import android.view.View;

import android.view.View.OnClickListener;

import android.widget.Button;

import android.widget.ImageView;

import android.widget.ProgressBar;

import android.widget.Toast;

public class AsyncTaskActivity extends Activity {

private ImageView mImageView;

private Button mButton;

private ProgressBar mProgressBar;

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

mImageView= (ImageView) findViewById(R.id.imageView);

mButton = (Button) findViewById(R.id.button);

mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar);

mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {

@Override

public void onClick(View v) {

GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask();

task.execute("http://csdnimg.cn/www/images/csdnindex_logo.gif");

}

});

}

class GetCSDNLogoTask extends AsyncTask<String,Integer,Bitmap> {//继承AsyncTask

@Override

protected Bitmap doInBackground(String... params) {//处理后台执行的任务，在后台线程执行

publishProgress(0);//将会调用onProgressUpdate(Integer... progress)方法

HttpClient hc = new DefaultHttpClient();

publishProgress(30);

HttpGet hg = new HttpGet(params[0]);//获取csdn的logo

final Bitmap bm;

try {

HttpResponse hr = hc.execute(hg);

bm = BitmapFactory.decodeStream(hr.getEntity().getContent());

} catch (Exception e) {

return null;

}

publishProgress(100);

//mImageView.setImageBitmap(result); 不能在后台线程操作ui

return bm;

}

protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {//在调用publishProgress之后被调用，在ui线程执行

mProgressBar.setProgress(progress[0]);//更新进度条的进度

}

protected void onPostExecute(Bitmap result) {//后台任务执行完之后被调用，在ui线程执行

if(result != null) {

Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功获取图片", Toast.LENGTH_LONG).show();

mImageView.setImageBitmap(result);

}else {

Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "获取图片失败", Toast.LENGTH_LONG).show();

}

}

protected void onPreExecute () {//在 doInBackground(Params...)之前被调用，在ui线程执行

mImageView.setImageBitmap(null);

mProgressBar.setProgress(0);//进度条复位

}

protected void onCancelled () {//在ui线程执行

mProgressBar.setProgress(0);//进度条复位

}

}

}

main.xml

[html] view
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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent"

android:layout_height="fill_parent">

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

<Button android:id="@+id/button" android:text="下载图片" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content"></Button>

<ImageView android:id="@+id/imageView" android:layout_height="wrap_content"

android:layout_width="wrap_content" />

</LinearLayout>

mainifest.xml

[html] view
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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

package="com.zhuozhuo"

android:versionCode="1"

android:versionName="1.0">

<uses-sdk android:minSdkVersion="10" />

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"></uses-permission>

<application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">

<activity android:name=".AsyncTaskActivity"

android:label="@string/app_name">

<intent-filter>

<action android:name="android.intent.action.MAIN" />

<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />

</intent-filter>

</activity>

</application>

</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
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private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5个核心工作线程

private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128个工作线程

private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空闲线程的超时时间为1秒

private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =

new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待队列

private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,

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
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GetCSDNLogoTask task = new GetCSDNLogoTask();

此时会调用父类AsyncTask的构造函数：

AsyncTask.java

[java] view
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public AsyncTask() {

mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {

public Result call() throws Exception {

Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);

return doInBackground(mParams);

}

};

mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {

@Override

protected void done() {

Message message;

Result result = null;

try {

result = get();

} catch (InterruptedException e) {

android.util.Log.w(LOG_TAG, e);

} catch (ExecutionException e) {

throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()",

e.getCause());

} catch (CancellationException e) {

message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL,

new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));

message.sendToTarget();//取消任务，发送MESSAGE_POST_CANCEL消息

return;

} catch (Throwable t) {

throw new RuntimeException("An error occured while executing "

+ "doInBackground()", t);

}

message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,

new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));//完成任务，发送MESSAGE_POST_RESULT消息并传递result对象

message.sendToTarget();

}

};

}

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

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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
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public final AsyncTask<Params,Progress, Result> execute(Params... params) {

if (mStatus != Status.PENDING) {

switch (mStatus) {

case RUNNING:

throw newIllegalStateException("Cannot execute task:"

+ " the taskis already running.");

case FINISHED:

throw newIllegalStateException("Cannot execute task:"

+ " the taskhas already been executed "

+ "(a task canbe executed only once)");

}

}

mStatus = Status.RUNNING;

onPreExecute();//运行在ui线程，在提交任务到线程池之前执行

mWorker.mParams = params;

sExecutor.execute(mFuture);//提交任务到线程池

return this;

}

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

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private static class InternalHandler extends Handler {

@SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"})

@Override

public voidhandleMessage(Message msg) {

AsyncTaskResult result =(AsyncTaskResult) msg.obj;

switch (msg.what) {

caseMESSAGE_POST_RESULT:

// There is onlyone result

result.mTask.finish(result.mData[0]);//执行任务成功

break;

caseMESSAGE_POST_PROGRESS:

result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//进度更新

break;

caseMESSAGE_POST_CANCEL:

result.mTask.onCancelled();//取消任务

break;

}

}

}

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

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