在Android中,我们更新UI的操作必须要在主线程(UI线程)中进行,而下载图片、文件这种操作必须要在子线程中进行,Android为我们提供了Handler机制,实现了子线程与主线程之间的通信。通常做法就是先new出一个子线程Thread,在子线程中完成下载操作后,通过handler发送一条Message给主线程,主线程收到消息后,就可以进行UI的更新工作了,如下:
Handler mHadler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
if(msg.what == 1){
Bitmap bitmap = (Bitmap) msg.obj;
//更新UI...
}
}
};
private void download(){
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 这里进行下载操作...获得了图片的bitmap
//下载完后才,向主线程发送Message
Message msg = Message.<em>obtain</em>();
msg.obj = bitmap;
msg.what = 1;//区分哪一个线程发送的消息
mHadler.sendMessage(msg);
}
}).start();
}
可以看到,每次要进行下载工作,我们就得先创建出Thread,然后在主线程中写好handler,为了对这个过程进行封装,Android提供了AsyncTask异步任务,AsyncTask对线程和handler进行了封装,使得我们可以直接在AsyncTask中进行UI的更新操作,就好像是在子线程进行UI更新一样。
1.2 创建AsyncTask子类
AsyncTask是一个抽象类,我们必须写一个子类继承它,在子类中完成具体的业务下载操作。为了对各种情况更好的封装,AsyncTask抽象类指定了三个泛型参数类型,如下:
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>
其中,三个泛型类型参数的含义如下:
Params:开始异步任务执行时传入的参数类型,即doInBackground()方法中的参数类型;
Progress:异步任务执行过程中,返回下载进度值的类型,即在doInBackground中调用publishProgress()时传入的参数类型;
Result:异步任务执行完成后,返回的结果类型,即doInBackground()方法的返回值类型;
1.3 AsyncTask的回调方法
前面我们说过,AsyncTask对线程和handler进行了封装,那它的封装性体现在哪里呢?其实,AsyncTask的几个回调方法正是这种封装性的体现,使得我们感觉在子线程进行UI更新一样。一个基本的AsyncTask有如下几个回调方法:
(1)onPreExecute():在执行后台下载操作之前调用,运行在主线程中;
(2)doInBackground():核心方法,执行后台下载操作的方法,必须实现的一个方法,运行在子线程中;这个方法是执行在子线程中的。在onPreExecute()执行完后,会立即开启这个方法。
(3)onProgressUpdate():在下载操作doInBackground()中调用publishProgress()时的回调方法,用于更新下载进度,运行在主线程中;
因此,AsyncTask的基本生命周期过程为:onPreExecute() --> doInBackground() --> onPostExecute()。其中,onPreExecute()和onPostExecute()分别在下载操作前和下载操作后调用,同时它们是在主线程中进行调用,因此可以在这两个方法中进行UI的更新操作,比如,在onPreExecute()方法中,将下载等待动画显示出来,在onPostExecute()方法中,将下载等待动画进行隐藏。
如果我们想向用户展示文件的下载进度情况,这时,我们可以在doInBackground()下载操作中,调用publishProgress(),将当前进度值传入该方法,而publishProgress()内部会去调用AsyncTask的另一个回调方法:
因此,在需要更新进度值时,AsyncTask的基本生命周期过程为:onPreExecute() --> doInBackground() --> publishProgress() -->onProgressUpdate()--> onPostExecute()。
可以看到,AsyncTask的优秀之处在于几个回调方法的设置上,只有donInBackground()是运行在子线程的,其他三个回调方法都是在主线程中运行,因此,只要在AsyncTask中,就可以实现文件的后台下载、UI的更新操作。
首先实现一个AsyncTask的具体实现类,进行图片的下载,如下:
public class MyAsyncTask extends AsyncTask<string, bitmap="">{
private ProgressBar mPreogressBar;//进度条
private ImageView mImageView;//图片显示控件
public MyAsyncTask(ProgressBar pb,ImageView iv){
mPreogressBar = pb;
mImageView = iv;
}
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
mPreogressBar.setVisibility(View.<em>VISIBLE</em>);
}
@Override
protected Bitmap doInBackground(String... params) {
String urlParams = params[0];//拿到execute()传过来的图片url
Bitmap bitmap = null;
URLConnection conn = null;
InputStream is = null;
try {
URL url = new URL(urlParams);
conn = url.openConnection();
is = conn.getInputStream();
//这里只是为了演示更新进度的功能,实际的进度值需要在从输入流中读取时逐步获取
for(int i = 0; i < 100; i++){
publishProgress(i);
Thread.<em>sleep</em>(50);//为了看清效果,睡眠一段时间
}
//将获取到的输入流转成Bitmap
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
bitmap = BitmapFactory.<em>decodeStream</em>(bis);
is.close();
bis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return bitmap;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
mPreogressBar.setProgress(values[0]);
}
@Override
protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {
super.onPostExecute(bitmap);
mPreogressBar.setVisibility(View.<em>GONE</em>);
mImageView.setImageBitmap(bitmap);
}
}
上面doInBackground()中获取进度值时,我们只是为了做一个进度值更新调用的演示,实际项目文件下载中,我们可能会对拿到的输入流进行处理,比如读取输入流将文件保存到本地,在读取输入流的时候,我们就可以获取到已经读取的输入流大小作为进度值了,如下:
//实际项目中如何获取文件大小作为进度值及更新进度值 int totalSize = conn.getContentLength();//获取文件总大小
int size = 0;//保存当前下载文件的大小,作为进度值
int count = 0;
byte[] buffer = new byte[1024];
while((count = is.read(buffer)) != -1){
size += count;//获取已下载的文件大小
//调用publishProgress更新进度,它内部会回调onProgressUpdate()方法
publishProgress(size,totalSize);
Thread.sleep(100);//为了看清效果,睡眠一段时间
}
在MainActivity中使用:
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private ImageView mImageView;
private ProgressBar mProgressBar;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.<em>image</em>);
mImageView = (ImageView) findViewById(R.id.<em>id_image</em>);
mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.<em>pb</em>);
asyncTask = new MyAsyncTask(mProgressBar, mImageView);
asyncTask.execute(<em>URL</em>);//将图片url作为参数传入到doInBackground()中
}
}
1.4 取消下载任务
我们先来看两个现象。 我们在布局中加一个按钮,点击这个按钮再加载一次图片,布局如下:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
|
<!--?xml version="1.0" encoding="utf-8"?-->
<relativelayout br="" xmlns:android="https://schemas.android.com/apk/res/android"> android:padding="16dp"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<imageview<br> android:id="@+id/id_image"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent" />
<progressbar<br> android:id="@+id/pb"
style="@style/Widget.AppCompat.ProgressBar.Horizontal"
android:layout_centerInParent="true"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="30dp" />
<button<br> android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:padding="15dp"
android:id="@+id/id_btn"
android:text="加载图片"
android:textSize="16sp"
android:layout_alignParentBottom="true"
android:onClick="loadImage"/>
</button<br></progressbar<br></imageview<br></relativelayout> |
因此,在MainActivity中,我们就需要加入loadImage方法,如下:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
|
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private ImageView mImageView;
private ProgressBar mProgressBar;
private static String <em>url </em>= "https://c.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D220/sign=86442af5a6c27d1ea1263cc62bd4adaf/42a98226cffc1e17d8f914604890f603738de919.jpg";
private MyAsyncTask asyncTask;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.<em>image</em>);
mImageView = (ImageView) findViewById(R.id.<em>id_image</em>);
mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.<em>pb</em>);
asyncTask = new MyAsyncTask(mProgressBar, mImageView);
asyncTask.execute(<em>url</em>);
} public void loadImage(View v){
asyncTask.execute(<em>url</em>);
}
} |
现象一:在loadImage()方法中,我们直接再次通过asyncTask.execute()执行加载。看看此时效果如何:
onCreate中初始加载完一次图片后,我们点击“加载图片”按钮,此时程序直接崩溃了!这是因为,每一个new出的AsyncTask只能执行一次execute(),如果同一个AsyncTask多次执行execute()执行将会报错。
现象二:我们来修改loadImage()方法,在该方法中,我们在打开自身MainActivity,使得多次初始化的时候进行加载,如下:
|
1
2
3
4
|
public void loadImage(View v){
Intent i = new Intent(this,MainActivity.class);
startActivity(i);
} |
在第一次运行程序进入MainActivity,执行execute但在显示出图片之前,立即点击“加载图片”按钮,新打开一个MainActivity,我们发现这个MainActivity的进度条没有立即展示出进度出来,说明这个MainActivity的AsyncTask没有立即执行doInBackground(),这是因为AsyncTask内部使用的是线程池,相当于里面有一个线程队列,执行一次execute时会将一个下载任务加入到线程队列,只有前一个任务完成了,下一个下载任务才会开始执行。
为了达到我们想要的效果,我们自然想到把上一个任务给取消掉。的确,AsyncTask为我们提供了cancel()方法来取消一个任务的执行,但是要注意的是,cancel方法并没有能力真正去取消一个任务,其实只是设置这个任务的状态为取消状态,我们需要在doInBackground()下载中进行检测,一旦检测到该任务被用户取消了,立即停止doInBackground()方法的执行。
我们先修改MainActivity,根据不同业务需求,在不同地方进行任务的取消,我们这里在onPause()中进行任务的取消,在MainActivity方法中加入onPause()方法,如下:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
@Overrideprotected void onPause() {
super.onPause();
if(asyncTask != null && asyncTask.getStatus() == AsyncTask.Status.<em>RUNNING</em>){
//cancel只是将对应的任务标记为取消状态
asyncTask.cancel(true);
}
} |
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
|
@Overrideprotected Bitmap doInBackground(String... params) {
String urlParams = params[0];//拿到execute()传过来的图片url
Bitmap bitmap = null;
URLConnection conn = null;
InputStream is = null;
try {
URL url = new URL(urlParams);
conn = url.openConnection();
is = conn.getInputStream();
for(int i = 0; i < 100; i++){
if(isCancelled()){//通过isCancelled()判断任务任务是否被取消
break;
}
publishProgress(i);
Thread.<em>sleep</em>(50);//为了看清效果,睡眠一段时间
}
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
bitmap = BitmapFactory.<em>decodeStream</em>(bis);
is.close();
bis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return bitmap;
}@Overrideprotected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
if(isCancelled()){//通过isCancelled()判断任务任务是否被取消
return;
}
mPreogressBar.setProgress(values[0]);
} |
在doInBackground()的for循环更新进度过程中,我们持续不断的监听任务十分被取消,一旦取消了,尽快退出doInBackground的执行,现在运行效果如下:
可以看到,现在每次点击“加载图片”按钮,新的界面都会立即更新进度条,我们就业把前面的任务给取消掉了。
使用小结:
(1)AsyncTask中,只有doInBackground()方法是处于子线程中运行的,其他三个回调onPreExecute()、onPostExecute()、onProgressUpdate()都是在UI线程中进行,因此在这三个方法里面可以进行UI的更新工作;
(2)每一个new出的AsyncTask只能执行一次execute()方法,多次运行将会报错,如需多次,需要新new一个AsyncTask;
(3)AsyncTask必须在UI线程中创建实例,execute()方法也必须在UI线程中调用;
2、AsyncTask内部实现原理
进入AsyncTask源码,简单分析一下AsyncTask的内部实现。前面说到,AsyncTask内部封装了异步任务队列和Handler,那我们就从这两块入手。
2.1 AsyncTask的内部异步队列
在我们上面那个例子中,讲到第二个现象时,就可以直观的看到,AsyncTask的内部肯定是基于工作队列这种方式的,每次执行execute()就会把当前的任务加入到工作队列中。但是大家有没有发现这么个问题,我每次点击“加载图片”按钮,都会进入MainActivity的onCreate方法中去新建一个AsyncTask的对象,既然对象都是新的了,为什么AsyncTask中的工作队列还是能够正常管理呢?这就说明,AsyncTask内部的线程池、工作队列的定义都应该是static的,而static定义的变量是属于进程范围内的,只有这样,这些static的变量才能交给AsyncTask这个类来管理,而不是AsyncTask的具体子类对象。如下部分变量声明:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
|
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
}
};
private static final BlockingQueue<runnable> sPoolWorkQueue =
new LinkedBlockingQueue<runnable>(128);
/**
* 真正用来执行任务的的线程池
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
/**
* 定义一个线程池,在线程池中有一个Runnable任务队列,用来存放、顺序执行任务
*/
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
//AsyncTask内部默认使用的线程池
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
//自定义的一个Handler
private static InternalHandler sHandler;</runnable></runnable>
|
可以看到,优线程池有关的都定义为了static类型,其中,SERIAL_EXECUTOR内部就定义了一个任务队列ArrayDequemTasks,当我们调用AsyncTask的execute()时,就会将当前任务加入到该队列中。先来看执行AsyncTask的execute()时的情景:
1 |
|
1
2
3
4
|
@MainThreadpublic final AsyncTask<params, result=""> execute(Params... params) {
return executeOnExecutor(<em>sDefaultExecutor</em>, params);
}</params,> |
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
|
@MainThreadpublic final AsyncTask<params, result=""> executeOnExecutor(Executor exec,
Params... params) {
if (mStatus != Status.<em>PENDING</em>) {//1、这里判断当前AsyncTask是否正在执行或已执行完毕
switch (mStatus) {
case <em>RUNNING</em>:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case <em>FINISHED</em>:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}
}
mStatus = Status.<em>RUNNING</em>;//2、设置正在执行的状态
onPreExecute();//3、回调onPreExecute()方法
mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture);//4、放到前面默认构造的线程池中去执行
return this;
}</params,> |
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
|
private static class SerialExecutor implements Executor {
final ArrayDeque<runnable> mTasks = new ArrayDeque<runnable>();
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
r.run();
} finally {
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
<em>THREAD_POOL_EXECUTOR</em>.execute(mActive);
}
}
}</runnable></runnable> |
在第四步执行execute时,实际就是调用的SerialExecutor中的execute方法,在这里面,先创建了一个Runnable对象,然后将这个Runnable对象添加到任务队列mTasks中,在当执行到这个Runnable时调用scheduleNext去队列中取出一个任务,然后交给另一个线程池去真正执行这个任务。
2.2 与UI线程进行交互-handler
AsyncTask内部通过自定义的static类型的InternalHandler和UI线程进行交互。InternalHandler实现如下:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
|
private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler() {
super(Looper.<em>getMainLooper</em>());
}
@SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
AsyncTaskResult<!--?--> result = (AsyncTaskResult<!--?-->) msg.obj;
switch (msg.what) {
case <em>MESSAGE_POST_RESULT</em>:
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case <em>MESSAGE_POST_PROGRESS</em>:
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
} |
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
private static class AsyncTaskResult<data> {
final AsyncTask mTask;
final Data[] mData;
AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {
mTask = task;
mData = data;
}
}</data> |
然后根据不同状态调用不同方法,如果是MESSAGE_POST_RESULT状态,就调用AsyncTask的finish()方法,finish方法中会去判断当前任务十分被cancel,如果没有cancel则开始回调onPostExecute()方法;如果状态是MESSAGE_POST_PROGRESS,则回调onProgressUpdate()方法。
当子线程需要和UI线程进行通信时,就会通过这个handler,往UI线程发送消息。需要通过handler来发送消息,肯定是在子线程异步任务的时候才需要,在AsyncTask中需要handler的地方其实就是两个地方,一个是doInBackground()在运行过程中,需要更新进度值的时候;一个是doInBackground()运行完成后,需要回到到UI线程中的onPostExecute()方法的时候。
对于一:我们在doInBackground()中调用publicProgress()进行进度值的更新,因此在publicProgress()中肯定会有handler的身影,如下:
|
1
2
3
4
|
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
<em>getHandler</em>().obtainMessage(<em>MESSAGE_POST_PROGRESS</em>,
new AsyncTaskResult
|
对于二:其实就是一个异步任务执行完后后的返回处理,而FutureTask正是处理处理Runnable运行返回结果的。
在2.1部分的executeOnExecutor方法中第四步,我们在执行execute(mFuture),传入了一个mFuture,mFuture是在初始化AsyncTask的时候进行构建的,如下:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
mFuture = new FutureTask<result>(mWorker) {
@Override
protected void done() {
try {
postResultIfNotInvoked(get());//这里面通过handler往UI线程发送消息
} catch (InterruptedException e) {
android.util.Log.<em>w</em>(<em>LOG_TAG</em>, e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};</result> |
AsyncTask原理总结:
AsyncTask主要是对异步任务和handler的封装,在处理异步任务时,AsyncTask内部使用了两个线程池,一个线程池sDefaultExecutor是用来处理用户提交(执行AsyncTask的execute时)过来的异步任务,这个线程池中有一个Runnable异步任务队列ArrayDequemTasks,把提交过来的异步任务放到这个队列中;另一个线程池THREAD_POOL_EXECUTOR,用来真正执行异步任务的。在处理handler时,自定义了一个InternalHandler,在publicProgress()和doInBackground()运行完成后,会通过这个handler往UI线程发送Message。
3、AsyncTask在使用中的一个特殊情况
我们在使用AsyncTask的时候,一般会在onPreExecute()和onPostExecute()中进行UI的更新,比如等待图片的显示、进度条的显示...当我们一个Activity中正在使用AsyncTask进行文件的下载时,如果此时屏幕发生了旋转,Activity会进行re-onCreate,又会创建一个AsyncTask进行文件的下载,这个正是我们前面将取消任务的时候谈到的第二个现象,我们只需要在onPause()中进行取消cancel()即可。但是这样仅仅是解决了发生等待的情况,因为Activity再次进入了onCreate()方法,还是会进行文件的下载,为了解决这个问题,一种方案是通过判断onCreate(Bundle savedInstanceState)方法参数中的savedInstanceState==null?来判断是哪种情况,只有savedInstanceState==null时才去创建新的AsyncTask。
4、AsyncTask和Handler的比较
AsyncTask:
优点:AsyncTask是一个轻量级的异步任务处理类,轻量级体现在,使用方便、代码简洁上,而且整个异步任务的过程可以通过cancel()进行控制;
缺点:不适用于处理长时间的异步任务,一般这个异步任务的过程最好控制在几秒以内,如果是长时间的异步任务就需要考虑多线程的控制问题;当处理多个异步任务时,UI更新变得困难。
Handler:
优点:代码结构清晰,容易处理多个异步任务;
缺点:当有多个异步任务时,由于要配合Thread或Runnable,代码可能会稍显冗余。
总之,AsyncTask不失为一个非常好用的异步任务处理类,只要不是频繁对大量UI进行更新,可以考虑使用;而Handler在处理大量UI更新时可以考虑使用。
3、实现原理:1)、线程池的创建:
在创建了AsyncTask的时候,会默认创建一个线程池ThreadPoolExecutor,并默认创建出5个线程放入到线程池中,最多可防128个线程;且这个线程池是公共的唯一一份。
2)、任务的执行:
在execute中,会执行run方法,当执行完run方法后,会调用scheduleNext()不断的从双端队列中轮询,获取下一个任务并继续放到一个子线程中执行,直到异步任务执行完毕。
3)、消息的处理:
在执行完onPreExecute()方法之后,执行了doInBackground()方法,然后就不断的发送请求获取数据;在这个AsyncTask中维护了一个InternalHandler的类,这个类是继承Handler的,获取的数据是通过handler进行处理和发送的。在其handleMessage方法中,将消息传递给onProgressUpdate()进行进度的更新,也就可以将结果发送到主线程中,进行界面的更新了。