Android开发之定时任务（AlarmManager、WorkManager）

Android 程序的定时任务主要有AlarmManager、WorkManager两种。

一、AlarmManager

AlarmManager，又称闹钟，可以设置一次性任务，周期重复任务，定时重复任务。
AlarmManager 通过 PendingIntent 传递要执行的任务程序，可以是广播、跳转页面、后台服务、前台服务等。

1、PendingIntent介绍

本节参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/544564416

PendingIntent 是一种延迟的 Intent，表示一种延迟执行的意图操作。
PendingIntent 一种是支持授权其他应用以当前应用的身份执行包装的 Intent 操作的系统特性。
从结构上来说，PendingIntent 是 Intent 的包装类

使用代码示例：

 Intent intent = new Intent(this, MyIntentService.class);

 PendingIntent serviceIntent = PendingIntent.getService(this, requestCode, intent,PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT| PendingIntentPendingIntent.FLAG_IMMUTABLE);

PendingIntent通过如下方法获取各种场景实例：

PendingIntent.getBroadcast()，广播，类似 Context.sendBroadcast()，Intent对应的class必须是BroadcastReceiver子类
PendingIntent.getActivity()，跳转活动页面，类似 Context.startActivity(Intent)，Intent对应的class必须是一个Activity
PendingIntent.getService()，后台服务，类似 Context.startService()，Intent对应的class必须是Service子类
PendingIntent.getForegroundService()，前台服务，类似 Context.startForegroundService()

简单说明下创建 PendingIntent 的 4 个参数：

1、context：当前应用的上下文，PendingIntent 将从中抽取授权信息；
2、requestCode： PendingIntent 的请求码，与 Intent 的请求码类似；
3、intent：最终的意图操作；
4、flag：控制标记位。

创建 PendingIntent 时有一个容易犯错的地方需要注意：重复调用 PendingIntent.getActivity() 等创建方法不一定会返回新的对象，系统会基于两个要素判断是否需要返回相同的对象

要素 1 - requestCode：不同的 requestCode 会被认为不同的 PendingIntent 意图；
要素 2 - Intent：不同的 Intent 会被认为不同的 PendingIntent 意图，但并不是 Intent 中所有的参数都会参与计算，而是仅包含 Intent.filterEquals() 方法考虑的参数，即：action、data、type、identity、class 和 categories，但不包括 extras。

PendingIntent 标记位

FLAG_IMMUTABLE：不可变标记位，将约束外部应用消费 PendingIntent 修改其中的 Intent；
FLAG_MUTABLE：可变标记位，不约束外部应用消费 PendingIntent 修改其中的 Intent；
FLAG_UPDATE_CURRENT：更新标记位 1，如果系统中已经存在相同的 PendingIntent，那么将保留原有 PendingIntent 对象，而更新其中的 Intent。即使不可变 PendingIntent，依然可以在当前应用更新；
FLAG_CANCEL_CURRENT：更新标记位 2，如果系统中已经存在相同的 PendingIntent，那么将先取消原有的 PendingIntent，并重新创建新的 PendingIntent。
FLAG_NO_CREATE：更新标记位 3，如果系统中已经存在相同的 PendingIntent，那么不会重新创建，而是直接返回 null；
FLAG_ONE_SHOT：一次有效标记位，PendingIntent 被消费后不支持重复消费，即只能使用一次。

2、闹钟任务设置

1、闹钟执行方法设置

1）一次性执行

alarmMgr.set(@AlarmType int type, long triggerAtMillis, PendingIntent operation)

2）重复执行

setRepeating()和setInexactRepeating()都可以设置重复任务，官方推荐使用setInexactRepeating()

alarmMgr.setInexactRepeating(@AlarmType int type, long triggerAtMillis, long intervalMillis, PendingIntent operation)

type，闹钟类型
triggerAtMillis，首次触发时间，毫秒数
intervalMillis，每次执行时间间隔，毫秒数

2、闹钟类型说明：

ELAPSED_REALTIME - 基于自设备启动以来所经过的时间触发待定 intent，但不会唤醒设备。经过的时间包括设备处于休眠状态期间的任何时间。
ELAPSED_REALTIME_WAKEUP - 唤醒设备，并在自设备启动以来特定时间过去之后触发待定 Intent。
RTC - 在指定的时间触发待定 Intent，但不会唤醒设备。
RTC_WAKEUP - 唤醒设备以在指定的时间触发待定 Intent。

3、AlarmManager代码示例

1、一次性任务，1分钟后执行

private AlarmManager alarmMgr;

private PendingIntent alarmIntent;

...

alarmMgr = (AlarmManager)context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

Intent intent = new Intent(context, AlarmReceiver.class);

alarmIntent = PendingIntent.getBroadcast(context, 0, intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT| PendingIntent.FLAG_IMMUTABLE);

alarmMgr.set(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, SystemClock.elapsedRealtime() + 60 * 1000, alarmIntent);

2、重复任务，30分钟后执行，每间隔30分钟执行1次，注意：最短间隔时间是1分钟

private AlarmManager alarmMgr;

private PendingIntent alarmIntent;

...

alarmMgr = (AlarmManager)context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

Intent intent = new Intent(context, MyIntentService.class);

alarmIntent = PendingIntent.getService(context, 0, intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT| PendingIntent.FLAG_IMMUTABLE);

alarmMgr.setInexactRepeating(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP,

        SystemClock.elapsedRealtime() + AlarmManager.INTERVAL_HALF_HOUR,

        AlarmManager.INTERVAL_HALF_HOUR, alarmIntent);

3、在下午 2:00 左右唤醒设备并触发闹钟，并在每天的同一时间重复一次

// 设置闹钟在下午2:00执行

Calendar calendar = Calendar.getInstance();

calendar.setTimeInMillis(System.currentTimeMillis());

calendar.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 14);

// 设置每隔一天执行一次

alarmMgr.setInexactRepeating(AlarmManager.RTC_WAKEUP, calendar.getTimeInMillis(),

        AlarmManager.INTERVAL_DAY, alarmIntent);

4、在上午 8:30 准时唤醒设备并触发闹钟，此后每 20 分钟触发一次

private AlarmManager alarmMgr;

private PendingIntent alarmIntent;

...

alarmMgr = (AlarmManager)context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

Intent intent = new Intent(context, AlarmReceiver.class);

alarmIntent = PendingIntent.getBroadcast(context, 0, intent, 0);

// 设置闹钟在上午8:30 执行

Calendar calendar = Calendar.getInstance();

calendar.setTimeInMillis(System.currentTimeMillis());

calendar.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 8);

calendar.set(Calendar.MINUTE, 30);

// 设置闹钟每隔20分钟触发一次

alarmMgr.setRepeating(AlarmManager.RTC_WAKEUP, calendar.getTimeInMillis(),

        1000 * 60 * 20, alarmIntent);

4、取消Alarm任务

使用PendingIntent.FLAG_NO_CREATE获取已存在的PendingIntent，然后执行cancel()方法

Intent intent = new Intent(this, MyIntentService.class);

AlarmManager alarmManager = (AlarmManager) this.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getService(this, 0, intent, PendingIntent.FLAG_NO_CREATE|PendingIntent.FLAG_IMMUTABLE);

if (pendingIntent != null && alarmManager != null) {

    Log.i("cancelAlarm", "cancelAlarm: " + pendingIntent);

    pendingIntent.cancel();

    alarmManager.cancel(pendingIntent);

} else {

    Log.i("cancelAlarm", "not found Alarm ！");

}

5、在设备重启时启动闹钟

1）添加设备权限

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

2）实现 BroadcastReceiver 以接收广播，判断设备启动事件

public class SampleBootReceiver extends BroadcastReceiver {

    @Override

    public void onReceive(Context context, Intent intent) {

        if (intent.getAction().equals("android.intent.action.BOOT_COMPLETED")) {

            // 判断设备启动事件

        }

    }

}

3）配置 Intent 过滤器过滤器，添加android.intent.action.BOOT_COMPLETED

<receiver android:name=".SampleBootReceiver" android:enabled="true">

    <intent-filter>

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

    </intent-filter>

</receiver>

二、使用 WorkManager 调度任务

本节参考官方文档：https://developer.android.google.cn/topic/libraries/architecture/workmanager/basics

WorkManager 是适合用于持久性工作的推荐解决方案。如果工作始终要通过应用重启和系统重新启动来调度，便是持久性的工作。由于大多数后台处理操作都是通过持久性工作完成的，因此 WorkManager 是适用于后台处理操作的主要推荐 API。

立即，一次性，OneTimeWorkRequest 和 Worker。如需处理加急工作，请对 OneTimeWorkRequest 调用 setExpedited()。
长期运行，一次性或定期，任意 WorkRequest 或 Worker。在工作器中调用 setForeground() 来处理通知。
可延期，一次性或定期，PeriodicWorkRequest 和 Worker。

WorkManager 适用于需要可靠运行的工作，即使用户导航离开屏幕、退出应用或重启设备也不影响工作的执行。例如：

向后端服务发送日志或分析数据。
定期将应用数据与服务器同步。

WorkManager 不适用于那些可在应用进程结束时安全终止的进程内后台工作。它也并非对所有需要立即执行的工作都适用的通用解决方案。

WorkManager 的使用简单描述3个步骤

定义工作，创建Worker实现类
创建工作请求，WorkRequest
将 WorkRequest 提交给系统

1、引入依赖包

将以下依赖项添加到应用的build.gradle文件中

dependencies {

    def work_version = "2.7.1"

    // (Java only)

    implementation "androidx.work:work-runtime:$work_version"

    // Kotlin + coroutines

    implementation "androidx.work:work-runtime-ktx:$work_version"

    // optional - RxJava2 support

    implementation "androidx.work:work-rxjava2:$work_version"

    // optional - GCMNetworkManager support

    implementation "androidx.work:work-gcm:$work_version"

    // optional - Test helpers

    androidTestImplementation "androidx.work:work-testing:$work_version"

    // optional - Multiprocess support

    implementation "androidx.work:work-multiprocess:$work_version"

}

2、定义工作

工作使用 Worker 类定义。doWork() 方法在 WorkManager 提供的后台线程上异步运行。

如需为 WorkManager 创建一些要运行的工作，请扩展 Worker 类并替换 doWork() 方法。例如，如需创建上传图像的 Worker，您可以执行以下操作：

public class UploadWorker extends Worker {

    public UploadWorker(

            @NonNull Context context,

            @NonNull WorkerParameters params) {

        super(context, params);

    }

    @Override

    public Result doWork() {

        // 获取传入的参数

        String name = getInputData().getString("name");

        Log.i("Worker", "uploadImages: name: "+ name);

        uploadImages();

        return Result.success();

    }

    private void uploadImages() {

        Log.i("Worker", "uploadImages: test2");

    }

}

从 doWork() 返回的 Result 会通知 WorkManager 服务工作是否成功，以及工作失败时是否应重试工作。

Result.success()：工作成功完成。
Result.failure()：工作失败。
Result.retry()：工作失败，应根据其重试政策在其他时间尝试。

3、创建 WorkRequest

定义工作后，必须使用 WorkManager 服务进行调度该工作才能运行。对于如何调度工作，WorkManager 提供了很大的灵活性。您可以将其安排为在某段时间内定期运行，也可以将其安排为仅运行一次。

不论您选择以何种方式调度工作，请始终使用 WorkRequest。Worker 定义工作单元，WorkRequest（及其子类）则定义工作运行方式和时间。

OneTimeWorkRequest，一次性任务
PeriodicWorkRequest，周期任务

1）OneTimeWorkRequest 示例

WorkRequest uploadWorkRequest =

   new OneTimeWorkRequest.Builder(UploadWorker.class)

       .build();

2）PeriodicWorkRequest 示例

PeriodicWorkRequest 最短执行周期是15分钟，如果设置的循环周期小于15分钟也会被设置为15分钟
最好给WorkRequest设置Tag值，以便在启动时，删除旧的执行任务，防止重复执行

PeriodicWorkRequest uploadWorkRequest =

        new PeriodicWorkRequest.Builder(UploadWorker.class, 15, TimeUnit.MINUTES)

                // Constraints

                .setInitialDelay(10, TimeUnit.SECONDS)

                .addTag("task")

                .setInputData(new Data.Builder()

                        .putString("name","Hello")

                        .build())

                .build();

4、将 WorkRequest 提交给系统

最后，您需要使用 enqueue() 方法将 WorkRequest 提交到 WorkManager。

WorkManager

    .getInstance(this)

    .enqueue(uploadWorkRequest);

如果要要取消任务可使用方法

// 取消所有任务

WorkManager.getInstance(this).cancelAllWork();

// 取消指定任务

WorkManager.getInstance(this).cancelAllWorkByTag("task");

其他配置

1、执行加急工作

您可以控制当应用达到其执行配额时加急工作会发生什么情况。如需继续，您可以传递 setExpedited()：

OutOfQuotaPolicy.RUN_AS_NON_EXPEDITED_WORK_REQUEST，这会导致作业作为普通工作请求运行。上述代码段演示了此操作。
OutOfQuotaPolicy.DROP_WORK_REQUEST，这会在配额不足时导致请求取消。

OneTimeWorkRequest request = new OneTimeWorkRequestBuilder<T>()

    .setInputData(inputData)

    .setExpedited(OutOfQuotaPolicy.RUN_AS_NON_EXPEDITED_WORK_REQUEST)

    .build();

2、工作约束

约束可确保将工作延迟到满足最佳条件时运行

NetworkType 约束运行工作所需的网络类型。例如 Wi-Fi (UNMETERED)。
BatteryNotLow 如果设置为 true，那么当设备处于“电量不足模式”时，工作不会运行。
RequiresCharging 如果设置为 true，那么工作只能在设备充电时运行。
DeviceIdle 如果设置为 true，则要求用户的设备必须处于空闲状态，才能运行工作。在运行批量操作时，此约束会非常有用；若是不用此约束，批量操作可能会降低用户设备上正在积极运行的其他应用的性能。
StorageNotLow 如果设置为 true，那么当用户设备上的存储空间不足时，工作不会运行。

Constraints constraints = new Constraints.Builder()

       .setRequiredNetworkType(NetworkType.UNMETERED)

       .setRequiresCharging(true)

       .build();

WorkRequest myWorkRequest =

       new OneTimeWorkRequest.Builder(MyWork.class)

               .setConstraints(constraints)

               .build();

3、重试和退避政策

如果您需要让 WorkManager 重试工作，可以从工作器返回 Result.retry()。然后，系统将根据退避延迟时间和退避政策重新调度工作。

退避延迟时间指定了首次尝试后重试工作前的最短等待时间。此值不能超过 10 秒（或 MIN_BACKOFF_MILLIS）。
退避政策定义了在后续重试过程中，退避延迟时间随时间以怎样的方式增长。WorkManager 支持 2 个退避政策，即 LINEAR（线性）和 EXPONENTIAL（指数）。

每个工作请求都有退避政策和退避延迟时间。默认政策是 EXPONENTIAL，延迟时间为 10 秒，但您可以在工作请求配置中替换此设置。

WorkRequest myWorkRequest =

       new OneTimeWorkRequest.Builder(MyWork.class)

               .setBackoffCriteria(

                       BackoffPolicy.LINEAR,

                       OneTimeWorkRequest.MIN_BACKOFF_MILLIS,

                       TimeUnit.MILLISECONDS)

               .build();

4、链接工作，执行多个工作

您可以使用 WorkManager 创建工作链并将其加入队列。工作链用于指定多个依存任务并定义这些任务的运行顺序。
如需创建工作链，您可以使用 WorkManager.beginWith(OneTimeWorkRequest) 或 WorkManager.beginWith(List)，这会返回 WorkContinuation 实例

WorkManager.getInstance(myContext)

   // Candidates to run in parallel

   .beginWith(Arrays.asList(plantName1, plantName2, plantName3))

   // Dependent work (only runs after all previous work in chain)

   .then(cache)

   .then(upload)

   // Call enqueue to kick things off

   .enqueue();

总结

AlarmManager，会使设备从低电耗模式中唤醒。因此，它在电源和资源管理方面来讲并不高效。AlarmManager 仅适合用于精确闹钟或通知（例如日历活动）场景，而不适用于后台工作。
WorkManager，使用更加简单，适用于更加复杂的场景，兼容性更好