深入了解Android中的AsyncTask

AsyncTask,即异步任务,是Android给我们提供的一个处理异步任务的类。通过此类,可以实现UI线程和后台线程进行通讯,后台线程执行异步任务,并把结果返回给UI线程。  我们知道,Android中只有UI线程,也就是主线程才能进行对UI的更新操作,而其他线程是不能直接操作UI的.这样的好处是保证了UI的稳定性和准确性,避免多个线程同时对UI进行操作而造成UI的混乱。  但Android是一个多线程的操作系统,我们总不能把所有的任务都放在主线程中进行实现,比如网络操作,文件读取等耗时操作,如果全部放到主线程去执行,就可能会造成后面任务的阻塞。Android会去检测这种阻塞,当阻塞时间太长的时候,就会抛出Application Not Responsed(ANR)错误.所以我们需要将这些耗时操作放在非主线程中去执行.这样既避免了Android的单线程模型,又避免了ANR。  虽说现在做网络请求有了Volley全家桶和OkHttp这样好用的库，但是在处理其他后台任务以及与UI交互上，还是需要用到AsyncTask。任何一个用户量上千万的产品绝对不会在代码里面使用系统原生的AsynTask，因为它蛋疼的兼容性以及极高的崩溃率实在让人不敢恭维。  AsyncTask到底是什么呢？很简单，它不过是对线程池和Handler的封装；用线程池来处理后台任务，用Handler来处理与UI的交互。线程池使用的是Executor接口，我们先了解一下线程池的特性。
        JDK5带来的一大改进就是Java的并发能力，它提供了三种并发武器：并发框架Executor，并发集合类型如ConcurrentHashMap，并发控制类如CountDownLatch等；尽量使用Exector而不是直接用Thread类进行并发编程。
  AsyncTask内部也使用了线程池处理并发；线程池通过ThreadPoolExector类构造，这个构造函数参数比较多，它允许开发者对线程池进行定制，我们先看看这每个参数是什么意思，然后看看Android是以何种方式定制的。

ThreadPoolExecutor的其他构造函数最终都会调用如下的构造函数完成对象创建工作：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)；

corePoolSize: 核心线程数目，即使线程池没有任务，核心线程也不会终止（除非设置了allowCoreThreadTimeOut参数）可以理解为“常驻线程”
       maximumPoolSize: 线程池中允许的最大线程数目；一般来说，线程越多，线程调度开销越大；因此一般都有这个限制。
       keepAliveTime: 当线程池中的线程数目比核心线程多的时候，如果超过这个keepAliveTime的时间，多余的线程会被回收；这些与核心线程相对的线程通常被称为缓存线程
       unit: keepAliveTime的时间单位
       workQueue: 任务执行前保存任务的队列；这个队列仅保存由execute提交的Runnable任务
       threadFactory: 用来构造线程池的工厂；一般都是使用默认的；
       handler: 当线程池由于线程数目和队列限制而导致后续任务阻塞的时候，线程池的处理方式。

如果线程池中线程的数目少于corePoolSize，就算线程池中有其他的没事做的核心线程，线程池还是会重新创建一个核心线程；直到核心线程数目到达corePoolSize（常驻线程就位）。如果线程池中线程的数目大于或者等于corePoolSize，但是工作队列workQueue没有满，那么新的任务会放在队列workQueue中，按照FIFO的原则依次等待执行。当有核心线程处理完任务空闲出来后，会检查这个工作队列然后取出任务默默执行去，如果线程池中线程数目大于等于corePoolSize，并且工作队列workQueue满了，但是总线程数目小于maximumPoolSize，那么直接创建一个线程处理被添加的任务。如果工作队列满了，并且线程池中线程的数目到达了最大数目maximumPoolSize，那么就会用最后一个构造参数handler处理；**默认的处理方式是直接丢掉任务，然后抛出一个异常。总结起来，也即是说，当有新的任务要处理时，先看线程池中的线程数量是否大于 corePoolSize，再看缓冲队列 workQueue 是否满，最后看线程池中的线程数量是否大于 maximumPoolSize。另外，当线程池中的线程数量大于 corePoolSize 时，如果里面有线程的空闲时间超过了 keepAliveTime，就将其移除线程池，这样，可以动态地调整线程池中线程的数量。

AsyncTask里面有“两个”线程池；一个THREAD_POOL_EXECUTOR一个SERIAL_EXECUTOR；之所以打引号，是因为其实SERIAL_EXECUTOR也使用THREAD_POOL_EXECUTOR实现的，只不过加了一个队列弄成了串行而已。AsyncTask里面线程池是一个核心线程数为CPU + 1，最大线程数为CPU * 2 + 1，工作队列长度为128的线程池；并且没有传递handler参数，那么使用的就是默认的Handler（拒绝执行)。如果任务过多，那么超过了工作队列以及线程数目的限制导致这个线程池发生阻塞，那么悲剧发生，默认的处理方式会直接抛出一个异常导致进程挂掉。假设你自己写一个异步图片加载的框架，然后用AsyncTask实现的话，当你快速滑动ListView的时候很容易发生这种异常；这也是为什么各大ImageLoader都是自己写线程池和Handlder的原因。这个线程池是一个静态变量；那么在同一个进程之内，所有地方使用到的AsyncTask默认构造函数构造出来的AsyncTask都使用的是同一个线程池，如果App模块比较多并且不加控制的话，很容易满足第一条的崩溃条件；如果你不幸在不同的AsyncTask的doInBackgroud里面访问了共享资源，那么就会发生各种并发编程问题。
在AsyncTask全部执行完毕之后，进程中还是会常驻corePoolSize个线程；在Android 4.4 （API 19）以下，这个corePoolSize是hardcode的，数值是5；API 19改成了cpu + 1；也就是说，在Android 4.4以前；如果你执行了超过五个AsyncTask；然后啥也不干了，进程中还是会有5个AsyncTask线程。

AsyncTask里面的handler很简单，如下（API 22代码）：
          private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();
             public InternalHandler() {
               super(Looper.getMainLooper());
          }

注意，这里直接用的主线程的Looper；如果去看API 22以下的代码，会发现它没有这个构造函数，而是使用默认的；默认情况下，Handler会使用当前线程的Looper，如果你的AsyncTask是在子线程创建的，那么很不幸，你的onPreExecute和onPostExecute并非在UI线程执行，而是被Handler post到创建它的那个线程执行；如果你在这两个线程更新了UI，那么直接导致崩溃。这也是大家口口相传的AsyncTask必须在主线程创建的原因。另外，AsyncTask里面的这个Handler是一个静态变量，也就是说它是在类加载的时候创建的；如果在你的APP进程里面，以前从来没有使用过AsyncTask，然后在子线程使用AsyncTask的相关变量，那么导致静态Handler初始化，如果在API 16以下，那么会出现上面同样的问题；这就是AsyncTask必须在主线程初始化 的原因。事实上，在Android 4.1(API 16)以后，在APP主线程ActivityThread的main函数里面，直接调用了AscynTask.init函数确保这个类是在主线程初始化的；另外，init这个函数里面获取了InternalHandler的Looper，由于是在主线程执行的，因此，AsyncTask的Handler用的也是主线程的Looper。这个问题从而得到彻底的解决。

AsyncTask的使用较为简单，只需要关注三个参数和四个方法即可。
          AsyncTask<Params,Progress,Result>是一个抽象类,通常用于被继承.继承AsyncTask需要指定如下三个泛型参数:
             Params:启动任务时输入的参数类型.
             Progress:后台任务执行中返回进度值的类型.
             Result:后台任务执行完成后返　　 回结果的类型.
          AsyncTask主要有如下几个方法:
             doInBackground:必须重写,异步执行后台线程要完成的任务,耗时操作将在此方法中完成.
             onPreExecute:执行后台耗时操作前被调用,通常用于进行初始化操作.
             onPostExecute:当doInBackground方法完成后,系统将自动调用此方法,并将doInBackground方法返回的值传入此方法.通过此方法进行UI的更新.
             onProgressUpdate:当在doInBackground方法中调用publishProgress方法更新任务执行进度后,将调用此方法.通过此方法我们可以知晓任务的完成进度.

下面通过代码演示一个典型的异步处理的实例--加载网络图片.网络操作作为一个不稳定的耗时操作,从4.0开始就被严禁放入主线程中.所以在显示一张网络图片时,我们需要在异步处理中下载图片,并在UI线程中设置图片。

MainActivity.java

import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;

public class MainActivity extends Activity {
    private Button btn_image;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        btn_image = (Button) findViewById(R.id.btn_image);
        btn_image.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                startActivity(new Intent(MainActivity.this,ImageActivity.class));
            }
        });
    }
}

ImageActivity.java

import android.app.Activity;
import android.graphics.*;
import android.os.*;
import android.view.View;
import android.widget.*;
import java.io.*;
import java.net.*;

public class ImageActivity extends Activity {
    private ImageView imageView ;
    private ProgressBar progressBar ;
    private static String URL = "http://tupian.baike.com/a2_50_64_01300000432220134623642199335_jpg.html?prd=so_tupian";
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.image);
        imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image);
        progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar);
        //通过调用execute方法开始处理异步任务.相当于线程中的start方法.
        new MyAsyncTask().execute(URL);
    }

    class MyAsyncTask extends AsyncTask<String,Void,Bitmap> {

        //onPreExecute用于异步处理前的操作
        @Override
        protected void onPreExecute() {
            super.onPreExecute();
            //此处将progressBar设置为可见.
            progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
        }

        //在doInBackground方法中进行异步任务的处理.
        @Override
        protected Bitmap doInBackground(String... params) {
            //获取传进来的参数
            String url = params[0];
            Bitmap bitmap = null;
            URLConnection connection ;
            InputStream is ;
            try {
                connection = new URL(url).openConnection();
                is = connection.getInputStream();
                //为了更清楚的看到加载图片的等待操作,将线程休眠3秒钟.
                Thread.sleep(3000);
                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
                //通过decodeStream方法解析输入流
                bitmap = BitmapFactory.decodeStream(bis);
                is.close();
                bis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return bitmap;
        }

        //onPostExecute用于UI的更新.此方法的参数为doInBackground方法返回的值.
        @Override
        protected void onPostExecute(Bitmap bitmap) {
            super.onPostExecute(bitmap);
            //隐藏progressBar
            progressBar.setVisibility(View.GONE);
            //更新imageView
            imageView.setImageBitmap(bitmap);
        }
    }
}