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詳解Android中AsyncTask的使用方法

編輯：關於Android編程

在Android中實現異步任務機制有兩種方式，Handler和AsyncTask。

Handler模式需要為每一個任務創建一個新的線程，任務完成後通過Handler實例向UI線程發送消息，完成界面的更新，這種方式對於整個過程的控制比較精細，但也是有缺點的，例如代碼相對臃腫，在多個任務同時執行時，不易對線程進行精確的控制。

為了簡化操作，Android1.5提供了工具類android.os.AsyncTask，它使創建異步任務變得更加簡單，不再需要編寫任務線程和Handler實例即可完成相同的任務。

先來看看AsyncTask的定義：

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {

三種泛型類型分別代表“啟動任務執行的輸入參數”、“後台任務執行的進度”、“後台計算結果的類型”。在特定場合下，並不是所有類型都被使用，如果沒有被使用，可以用Java.lang.Void類型代替。

一個異步任務的執行一般包括以下幾個步驟：

1.execute(Params... params)，執行一個異步任務，需要我們在代碼中調用此方法，觸發異步任務的執行。

2.onPreExecute()，在execute(Params... params)被調用後立即執行，一般用來在執行後台任務前對UI做一些標記。

3.doInBackground(Params... params)，在onPreExecute()完成後立即執行，用於執行較為費時的操作，此方法將接收輸入參數和返回計算結果。在執行過程中可以調用publishProgress(Progress... values)來更新進度信息。

4.onProgressUpdate(Progress... values)，在調用publishProgress(Progress... values)時，此方法被執行，直接將進度信息更新到UI組件上。

5.onPostExecute(Result result)，當後台操作結束時，此方法將會被調用，計算結果將做為參數傳遞到此方法中，直接將結果顯示到UI組件上。

在使用的時候，有幾點需要格外注意：

1.異步任務的實例必須在UI線程中創建。

2.execute(Params... params)方法必須在UI線程中調用。

3.不要手動調用onPreExecute()，doInBackground(Params... params)，onProgressUpdate(Progress... values)，onPostExecute(Result result)這幾個方法。

4.不能在doInBackground(Params... params)中更改UI組件的信息。

5.一個任務實例只能執行一次，如果執行第二次將會拋出異常。

接下來，我們來看看如何使用AsyncTask執行異步任務操作，我們先建立一個項目，結構如下：
結構相對簡單一些，讓我們先看看MainActivity.java的代碼：

package com.scott.async; 
 
import java.io.ByteArrayOutputStream; 
import java.io.InputStream; 
 
import org.apache.http.HttpEntity; 
import org.apache.http.HttpResponse; 
import org.apache.http.HttpStatus; 
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.os.AsyncTask; 
import android.os.Bundle; 
import android.util.Log; 
import android.view.View; 
import android.widget.Button; 
import android.widget.ProgressBar; 
import android.widget.TextView; 
 
public class MainActivity extends Activity { 
 
  private static final String TAG = "ASYNC_TASK"; 
 
  private Button execute; 
  private Button cancel; 
  private ProgressBar progressBar; 
  private TextView textView; 
 
  private MyTask mTask; 
 
  @Override 
  public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
    super.onCreate(savedInstanceState); 
    setContentView(R.layout.main); 
 
    execute = (Button) findViewById(R.id.execute); 
    execute.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 
      @Override 
      public void onClick(View v) { 
        //注意每次需new一個實例,新建的任務只能執行一次,否則會出現異常 
        mTask = new MyTask(); 
        mTask.execute("http://www.baidu.com"); 
 
        execute.setEnabled(false); 
        cancel.setEnabled(true); 
      } 
    }); 
    cancel = (Button) findViewById(R.id.cancel); 
    cancel.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 
      @Override 
      public void onClick(View v) { 
        //取消一個正在執行的任務,onCancelled方法將會被調用 
        mTask.cancel(true); 
      } 
    }); 
    progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progress_bar); 
    textView = (TextView) findViewById(R.id.text_view); 
 
  } 
 
  private class MyTask extends AsyncTask<String, Integer, String> { 
    //onPreExecute方法用於在執行後台任務前做一些UI操作 
    @Override 
    protected void onPreExecute() { 
      Log.i(TAG, "onPreExecute() called"); 
      textView.setText("loading..."); 
    } 
 
    //doInBackground方法內部執行後台任務,不可在此方法內修改UI 
    @Override 
    protected String doInBackground(String... params) { 
      Log.i(TAG, "doInBackground(Params... params) called"); 
      try { 
        HttpClient client = new DefaultHttpClient(); 
        HttpGet get = new HttpGet(params[0]); 
        HttpResponse response = client.execute(get); 
        if (response.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) { 
          HttpEntity entity = response.getEntity(); 
          InputStream is = entity.getContent(); 
          long total = entity.getContentLength(); 
          ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); 
          byte[] buf = new byte[1024]; 
          int count = 0; 
          int length = -1; 
          while ((length = is.read(buf)) != -1) { 
            baos.write(buf, 0, length); 
            count += length; 
            //調用publishProgress公布進度,最後onProgressUpdate方法將被執行 
            publishProgress((int) ((count / (float) total) * 100)); 
            //為了演示進度,休眠500毫秒 
            Thread.sleep(500); 
          } 
          return new String(baos.toByteArray(), "gb2312"); 
        } 
      } catch (Exception e) { 
        Log.e(TAG, e.getMessage()); 
      } 
      return null; 
    } 
 
    //onProgressUpdate方法用於更新進度信息 
    @Override 
    protected void onProgressUpdate(Integer... progresses) { 
      Log.i(TAG, "onProgressUpdate(Progress... progresses) called"); 
      progressBar.setProgress(progresses[0]); 
      textView.setText("loading..." + progresses[0] + "%"); 
    } 
 
    //onPostExecute方法用於在執行完後台任務後更新UI,顯示結果 
    @Override 
    protected void onPostExecute(String result) { 
      Log.i(TAG, "onPostExecute(Result result) called"); 
      textView.setText(result); 
 
      execute.setEnabled(true); 
      cancel.setEnabled(false); 
    } 
 
    //onCancelled方法用於在取消執行中的任務時更改UI 
    @Override 
    protected void onCancelled() { 
      Log.i(TAG, "onCancelled() called"); 
      textView.setText("cancelled"); 
      progressBar.setProgress(0); 
 
      execute.setEnabled(true); 
      cancel.setEnabled(false); 
    } 
  } 
}

布局文件main.xml代碼如下：

<?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"> 
  <Button 
    android:id="@+id/execute" 
    android:layout_width="fill_parent" 
    android:layout_height="wrap_content" 
    android:text="execute"/> 
  <Button 
    android:id="@+id/cancel" 
    android:layout_width="fill_parent" 
    android:layout_height="wrap_content" 
    android:enabled="false" 
    android:text="cancel"/> 
  <ProgressBar  
    android:id="@+id/progress_bar"  
    android:layout_width="fill_parent"  
    android:layout_height="wrap_content"  
    android:progress="0" 
    android:max="100" 
    /> 
  <ScrollView 
    android:layout_width="fill_parent"  
    android:layout_height="wrap_content"> 
    <TextView 
      android:id="@+id/text_view" 
      android:layout_width="fill_parent"  
      android:layout_height="wrap_content"/> 
  </ScrollView> 
</LinearLayout>

因為需要訪問網絡，所以我們還需要在AndroidManifest.xml中加入訪問網絡的權限：

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

我們來看一下運行時的界面：

以上幾個截圖分別是初始界面、執行異步任務時界面、執行成功後界面、取消任務後界面。執行成功後，整個過程日志打印如下：

如果我們在執行任務時按下了“cancel”按鈕，日志打印如下：
可以看到onCancelled()方法將會被調用，onPostExecute(Result result)方法將不再被調用。

上面介紹了AsyncTask的基本應用，有些朋友也許會有疑惑，AsyncTask內部是怎麼執行的呢，它執行的過程跟我們使用Handler又有什麼區別呢？答案是：AsyncTask是對Thread+Handler良好的封裝，在android.os.AsyncTask代碼裡仍然可以看到Thread和Handler的蹤跡。下面就向大家詳細介紹一下AsyncTask的執行原理。

我們先看一下AsyncTask的大綱視圖：

我們可以看到關鍵幾個步驟的方法都在其中，doInBackground(Params... params)是一個抽象方法，我們繼承AsyncTask時必須覆寫此方法；onPreExecute()、onProgressUpdate(Progress... values)、onPostExecute(Result result)、onCancelled()這幾個方法體都是空的，我們需要的時候可以選擇性的覆寫它們；publishProgress(Progress... values)是final修飾的，不能覆寫，只能去調用，我們一般會在doInBackground(Params... params)中調用此方法；另外，我們可以看到有一個Status的枚舉類和getStatus()方法，Status枚舉類代碼段如下：

//初始狀態 
private volatile Status mStatus = Status.PENDING; 
 
public enum Status { 
  /** 
   * Indicates that the task has not been executed yet. 
   */ 
  PENDING, 
  /** 
   * Indicates that the task is running. 
   */ 
  RUNNING, 
  /** 
   * Indicates that {@link AsyncTask#onPostExecute} has finished. 
   */ 
  FINISHED, 
} 
 
/** 
 * Returns the current status of this task. 
 * 
 * @return The current status. 
 */ 
public final Status getStatus() { 
  return mStatus; 
}

可以看到，AsyncTask的初始狀態為PENDING，代表待定狀態，RUNNING代表執行狀態，FINISHED代表結束狀態，這幾種狀態在AsyncTask一次生命周期內的很多地方被使用，非常重要。

介紹完大綱視圖相關內容之後，接下來，我們會從execute(Params... params)作為入口，重點分析一下AsyncTask的執行流程，我們來看一下execute(Params... params)方法的代碼段：

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) { 
  if (mStatus != Status.PENDING) { 
    switch (mStatus) { 
      case RUNNING: 
        //如果該任務正在被執行則拋出異常 
        //值得一提的是,在調用cancel取消任務後,狀態仍未RUNNING 
        throw new IllegalStateException("Cannot execute task:" 
            + " the task is already running."); 
      case FINISHED: 
        //如果該任務已經執行完成則拋出異常 
        throw new IllegalStateException("Cannot execute task:" 
            + " the task has already been executed " 
            + "(a task can be executed only once)"); 
    } 
  } 
 
  //改變狀態為RUNNING 
  mStatus = Status.RUNNING; 
 
  //調用onPreExecute方法 
  onPreExecute(); 
 
  mWorker.mParams = params; 
  sExecutor.execute(mFuture); 
 
  return this; 
}

代碼中涉及到三個陌生的變量：mWorker、sExecutor、mFuture，我們也會看一下他們的廬山真面目：

關於sExecutor，它是java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的實例，用於管理線程的執行。代碼如下：

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5; 
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128; 
private static final int KEEP_ALIVE = 10; 
 
//新建一個隊列用來存放線程 
private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue = 
    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10); 
//新建一個線程工廠 
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() { 
  private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1); 
  //新建一個線程 
  public Thread newThread(Runnable r) { 
    return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement()); 
  } 
}; 
//新建一個線程池執行器,用於管理線程的執行 
private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, 
    MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sWorkQueue, sThreadFactory);

mWorker實際上是AsyncTask的一個的抽象內部類的實現對象實例，它實現了Callable<Result>接口中的call()方法，代碼如下：

private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> { 
  Params[] mParams; 
}

而mFuture實際上是java.util.concurrent.FutureTask的實例，下面是它的FutureTask類的相關信息：

/** 
 * A cancellable asynchronous computation. 
 * ... 
 */ 
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> { 
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> { 
  /** 
   * Sets this Future to the result of its computation 
   * unless it has been cancelled. 
   */ 
  void run(); 
}

可以看到FutureTask是一個可以中途取消的用於異步計算的類。

下面是mWorker和mFuture實例在AsyncTask中的體現：

private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker; 
private final FutureTask<Result> mFuture; 
 
public AsyncTask() { 
  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() { 
    //call方法被調用後,將設置優先級為後台級別,然後調用AsyncTask的doInBackground方法 
    public Result call() throws Exception { 
      Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND); 
      return doInBackground(mParams); 
    } 
  }; 
 
  //在mFuture實例中,將會調用mWorker做後台任務,完成後會調用done方法 
  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) { 
        //發送取消任務的消息 
        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); 
      } 
 
      //發送顯示結果的消息 
      message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, 
          new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result)); 
      message.sendToTarget(); 
    } 
  }; 
}

我們看到上面的代碼中，mFuture實例對象的done()方法中，如果捕捉到了CancellationException類型的異常，則發送一條“MESSAGE_POST_CANCEL”的消息；如果順利執行，則發送一條“MESSAGE_POST_RESULT”的消息，而消息都與一個sHandler對象關聯。這個sHandler實例實際上是AsyncTask內部類InternalHandler的實例，而InternalHandler正是繼承了Handler，下面我們來分析一下它的代碼：

private static final int MESSAGE_POST_RESULT = 0x1; //顯示結果 
private static final int MESSAGE_POST_PROGRESS = 0x2;  //更新進度 
private static final int MESSAGE_POST_CANCEL = 0x3; //取消任務 
 
private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler(); 
 
private static class InternalHandler extends Handler { 
  @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"}) 
  @Override 
  public void handleMessage(Message msg) { 
    AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj; 
    switch (msg.what) { 
      case MESSAGE_POST_RESULT: 
        // There is only one result 
        //調用AsyncTask.finish方法 
        result.mTask.finish(result.mData[0]); 
        break; 
      case MESSAGE_POST_PROGRESS: 
        //調用AsyncTask.onProgressUpdate方法 
        result.mTask.onProgressUpdate(result.mData); 
        break; 
      case MESSAGE_POST_CANCEL: 
        //調用AsyncTask.onCancelled方法 
        result.mTask.onCancelled(); 
        break; 
    } 
  } 
}

我們看到，在處理消息時，遇到“MESSAGE_POST_RESULT”時，它會調用AsyncTask中的finish()方法，我們來看一下finish()方法的定義：

private void finish(Result result) { 
  if (isCancelled()) result = null; 
  onPostExecute(result); //調用onPostExecute顯示結果 
  mStatus = Status.FINISHED; //改變狀態為FINISHED 
}

原來finish()方法是負責調用onPostExecute(Result result)方法顯示結果並改變任務狀態的啊。

另外，在mFuture對象的done()方法裡，構建一個消息時，這個消息包含了一個AsyncTaskResult類型的對象，然後在sHandler實例對象的handleMessage(Message msg)方法裡，使用下面這種方式取得消息中附帶的對象：

AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;

這個AsyncTaskResult究竟是什麼呢，它又包含什麼內容呢？其實它也是AsyncTask的一個內部類，是用來包裝執行結果的一個類，讓我們來看一下它的代碼結構：

@SuppressWarnings({"RawUseOfParameterizedType"}) 
private static class AsyncTaskResult<Data> { 
  final AsyncTask mTask; 
  final Data[] mData; 
 
  AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) { 
    mTask = task; 
    mData = data; 
  } 
}

看以看到這個AsyncTaskResult封裝了一個AsyncTask的實例和某種類型的數據集，我們再來看一下構建消息時的代碼：

//發送取消任務的消息 
message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL, 
    new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null)); 
message.sendToTarget(); 

//發送顯示結果的消息 
message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, 
     new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result)); 
message.sendToTarget();

在處理消息時是如何使用這個對象呢，我們再來看一下：

result.mTask.finish(result.mData[0]); 
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);

概括來說，當我們調用execute(Params... params)方法後，execute方法會調用onPreExecute()方法，然後由ThreadPoolExecutor實例sExecutor執行一個FutureTask任務，這個過程中doInBackground(Params... params)將被調用，如果被開發者覆寫的doInBackground(Params... params)方法中調用了publishProgress(Progress... values)方法，則通過InternalHandler實例sHandler發送一條MESSAGE_POST_PROGRESS消息，更新進度，sHandler處理消息時onProgressUpdate(Progress... values)方法將被調用；如果遇到異常，則發送一條MESSAGE_POST_CANCEL的消息，取消任務，sHandler處理消息時onCancelled()方法將被調用；如果執行成功，則發送一條MESSAGE_POST_RESULT的消息，顯示結果，sHandler處理消息時onPostExecute(Result result)方法被調用。

經過上面的介紹，相信朋友們都已經認識到AsyncTask的本質了，它對Thread+Handler的良好封裝，減少了開發者處理問題的復雜度，提高了開發效率，希望朋友們能多多體會一下。

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