Android 异步类 AsyncTask 详解

在 Android 应用开发的过程中，我们需要时刻注意保证应用程序的稳定和 UI 操作响应及时，因为不 稳定或响应缓慢的应用将给应用带来不好的印象，严重的用户卸载你的 APP，这样你的努力就没有体现的价值了。本文试图从 AsnycTask 的作用说起，进 一步的讲解一下内部的实现机制。如果有一些开发经验的人，读完之后应该对使用 AsnycTask 过程中的一些问题豁然开朗，开发经验不丰富的也可以从中找 到使用过程中的注意点。

为何引入 AsnyncTask？

在 Android 程序开始运行的时候会单独启动一个进程，默认情况下所有这个程序操作都在这个进程中进行。一个 Android 程序默认情况下只有一个进程，但是一个进程却是可以有许多线程的。

在这些线程中，有一个线程叫做 UI 线程，也叫做 Main Thread，除了 Main Thread 之外的线程都可称为 Worker Thread。Main Thread 主要负责控制 UI 页面的显示、更新、交互等。因此所有在 UI 线程中的操作要求越短越好，只有这样用户才会觉得操作比较流畅。一个比较好的做法 是把一些比较耗时的操作，例如网络请求、数据库操作、复杂计算等逻辑都封装到单独的线程，这样就可以避免阻塞主线程。为此，有人写了如下的代码：

    private TextView textView;
        public void onCreate(Bundle bundle){
            super.onCreate(bundle);
            setContentView(R.layout.thread_on_ui);
            textView = (TextView) findViewById(R.id.tvTest);
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        HttpGet httpGet = new HttpGet("http://www.baidu.com");
                        HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
                        HttpResponse httpResp = httpClient.execute(httpGet);
                        if (httpResp.getStatusLine().getStatusCode() == 200) {
                            String result = EntityUtils.toString(httpResp.getEntity(), "UTF-8");
                            textView.setText(" 请求返回正常，结果是：" + result);
                        } else {
                            textView.setText(" 请求返回异常！");
                        }
                    }catch (IOException e){
                       e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }

运行，不出所料，异常信息如下：

android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.怎么破？可以在主线程创建 Handler 对象，把 textView.setText 地方替换为用 handler 把返回值发回到 handler 所在的线程处理，也就是主线程。这个处理方法稍显复杂，Android 为我们考虑到了这个情况，给我们提供了 一个轻量级的异步类可以直接继承 AsyncTask，在类中实现异步操作，并提供接口反馈当前异步执行的结果以及执行进度，这些接口中有直接运行在主线程 中的，例如 onPostExecute，onPreExecute 等方法。

也就是说，Android 的程序运行时是多线程的，为了更方便的处理子线程和 UI 线程的交互，引入了 AsyncTask。

AsnyncTask 内部机制

AsyncTask 内部逻辑主要有二个部分：

1、与主线的交互，它内部实例化了一个静态的自定义类 InternalHandler，这个类是继承自 Handler 的，在这个自定义类中绑定了一个叫做 AsyncTaskResult 的对象，每次子线程需 要通知主线程，就调用 sendToTarget 发送消息给 handler。然后在 handler 的 handleMessage 中 AsyncTaskResult 根据消息的类型不同（例如 MESSAGE_POST_PROGRESS 会更新进度 条，MESSAGE_POST_CANCEL 取消任务）而做不同的操作，值得一提的是，这些操作都是在 UI 线程进行的，意味着，从子线程一旦需要和 UI 线 程交互，内部自动调用了 handler 对象把消息放在了主线程了。源码地址

       mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
               @Override
                protected void More ...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();
                        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));
                    message.sendToTarget();
               }
            };
 
      private static class InternalHandler extends Handler {
            @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
            @Override
            public void More ...handleMessage(Message msg) {
                AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
                switch (msg.what) {
                    case MESSAGE_POST_RESULT:
                        // There is only one result
                        result.mTask.finish(result.mData[0]);
                        break;
                    case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                        result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                        break;
                    case MESSAGE_POST_CANCEL:
                        result.mTask.onCancelled();
                        break;
                }
            }
        }

2、AsyncTask 内部调度，虽然可以新建多个 AsyncTask 的子类的实例，但是 AsyncTask 的内部 Handler 和 ThreadPoolExecutor 都是 static 的，这么定义的变 量属于类的，是进程范围内共享的，所以 AsyncTask 控制着进程范围内所有的子类实例，而且该类的所有实例都共用一个线程池和 Handler。代码如 下：

    public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {
        private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";
        private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
        private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
        private static final int KEEP_ALIVE = 1;
        private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);
        private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
            private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
            public Thread More ...newThread(Runnable r) {
                return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
            }
        };
        private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
                MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);
        private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1;
        private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;
        private static final int MESSAGE_POST_CANCEL = 0x3;

从代码还可以看出，默认核心线程池的大小是 5，缓存任务队列是 10。意味着，如果线程池的线程数量小 于 5，这个时候新添加一个异步任务则会新建一个线程；如果线程池的数量大于等于 5，这个时候新建一个异步任务这个任务会被放入缓存队列中等待执行。限制一 个 APP 内 AsyncTask 并发的线程的数量看似是有必要的，但也带来了一个问题，假如有人就是需要同时运行 10 个而不是 5 个，或者不对线程的多少做限 制，例如有些 APP 的瀑布流页面中的 N 多图片的加载。

另一方面，同时运行的任务多，线程也就多，如果这些任务是去访问网络的，会导致短时间内手机那可怜的带宽被占完了，这样总体的表现是谁都很难很快加载完全，因为他们是竞争关系。所以，把选择权交给开发者吧。

事实上，大概从 Android 从 3.0 开始，每次新建异步任务的时候 AsnycTask 内部默认规则是按提交的先后顺序每次只运行一个异步任务。当然了你也可以自己指定自己的线程池。

可以看出，AsyncTask 使用过程中需要注意的地方不少

• 由于 Handler 需要和主线程交互，而 Handler 又是内置于 AsnycTask 中的，所以，AsyncTask 的创建必须在主线程。
• AsyncTaskResult 的 doInBackground(mParams) 方法执行异步任务运行在子线程中，其他方法运行在主线程中，可以操作 UI 组件。
• 不要手动的去调用 AsyncTask 的 onPreExecute, doInBackground, publishProgress, onProgressUpdate, onPostExecute 方法，这些都是由 Android 系统自动调用的
• 一个任务 AsyncTask 任务只能被执行一次。
• 运行中可以随时调用 cancel(boolean) 方法取消任务，如果成功调用 isCancelled() 会返回 true，并且不会执行 onPostExecute() 方法了，取而代之的是调用 onCancelled() 方法。而且从源码看，如果这个任务已经执行了这个时候调用 cancel 是不会真正的把 task 结束，而是继续执行，只不过改变的是执行之后的回调方法是 onPostExecute 还是 onCancelled。

AsnyncTask 和 Activity OnConfiguration

上面提到了那么多的注意点，还有其他需要注意的吗？当然有！我们开发 App 过程中使用 AsyncTask 请求网络数据的时候，一般都是习惯在 onPreExecute 显示进度条，在数据请求完成之后的 onPostExecute 关闭进度 条。这样做看似完美，但是如果您的 App 没有明确指定屏幕方向和 configChanges 时，当用户旋转屏幕的时候 Activity 就会重新启动，而这 个时候您的异步加载数据的线程可能正在请求网络。当一个新的 Activity 被重新创建之后，可能由重新启动了一个新的任务去请求网络，这样之前的一个异 步任务不经意间就泄露了，假设你还在 onPostExecute 写了一些其他逻辑，这个时候就会发生意想不到异常。

一般简单的数据类型的，对付 configChanges 我们很好处理，我们直接可以通过 onSaveInstanceState() 和 onRestoreInstanceState() 进行保存与恢复。Android 会在销毁你的 Activity 之前调用 onSaveInstanceState() 方法，于是，你可以在此方法中存储关于应用状态的数据。然后你可以在 onCreate() 或 onRestoreInstanceState() 方法中恢复。

但是，对于 AsyncTask 怎么办？问题产生的根源在于 Activity 销毁重新创建的过程中 AsyncTask 和之前的 Activity 失联，最终导致一些问题。那么解决问题的思路也可以朝着这个方向发展。 Android 官方文档也有一些解决问题的线索。

这里介绍另外一种使用事件总线的解决方案，是国外一个安卓大牛写的。中间用到了 Square 开源的 EventBus 类库 http://square.github.io/otto/ 。首先自定义一个 AsyncTask 的子类，在 onPostExecute 方法中，把返回结果抛给事件总线，代码如下：

     @Override 
        protected String doInBackground(Void... params) {
            Random random = new Random();
            final long sleep = random.nextInt(10);
            try {
                Thread.sleep(10 * 6000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Slept for " + sleep + " seconds";
        }
        @Override
        protected void onPostExecute(String result) {
            MyBus.getInstance().post(new AsyncTaskResultEvent(result));
        }

在 Activity 的 onCreate 中注册这个事件总线，这样异步线程的消息就会被 otta 分发到当前注册的 activity，这个时候返回结果就在当前 activity 的 onAsyncTaskResult 中了，代码如下：

     @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.otto_layout);
            findViewById(R.id.button).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
                @Override public void onClick(View v) {
                    new MyAsyncTask().execute();
                }
            });
            MyBus.getInstance().register(this);
        }
        @Override
        protected void onDestroy() {
            MyBus.getInstance().unregister(this);
            super.onDestroy();
        }
        @Subscribe
        public void onAsyncTaskResult(AsyncTaskResultEvent event) {
            Toast.makeText(this, event.getResult(), Toast.LENGTH_LONG).show();
        }

个人觉的这个方法相当好，当然更简单的你也可以不用 otta 这个库，自己单独的用接口回调的方式估计也能实现，大家可以试试。

本文作者为 OneAPM 工程师张新勇，原文地址。本文已由作者方授权 InfoQ 中文站转载。