Android異步之旅：探索AsyncTask

前言：?

在Android應用程序開發中，異步操作是非常常見的需求。比如，我們可能需要在后臺線程中執行網絡請求、數據庫操作或者其他耗時的任務，而不阻塞UI線程。為了實現這些異步操作，Android提供了多種方式，其中之一就是使用AsyncTask類。

1.什么是AsyncTask？

? ? ?AsyncTask是一種輕量級的異步任務類，它可以在線程池中執行后臺任務，然后把執行的進度和最終的結果傳遞給主線程并在主線程中更新UI。（兩個線程池+Handler）

2.介紹AsyncTask類的泛型參數和核心方法

AsyncTask是一個抽象的泛型類，它提供了Params，Progress和Result這三個泛型參數。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

其中，

🟨Params表示參數的類型
🟨Progress表示后臺任務的執行進度和類型
🟨Result表示后臺任務的返回結果

AsyncTask類提供了四個核心方法（按照執行順序介紹）：

1??onPreExecute():在主線程中執行，用于準備工作。

2??doInBackground(Params...params):在線程池中執行，用于執行異步任務。在此方法中可以通過publishProgress方法來更新任務的進度，publishProgress方法調用onProgressUpdate方法。

3??onProgressUpdate(Progress...values):在主線程中執行，當后臺任務的執行進程發送變化時此方法會被調用。

4??onPostExecute(Result result):在主線程中執行，在異步任務執行之后，此方法會被調用。

AsyncTask還提供了onCancelled()方法，它同樣在主線程中執行，當異步任務被取消時，onCancelled會被調用，這個時候，onPostExecute則不會被調用。

3.如何使用AsyncTask？

使用AsyncTask的步驟：

🔶步驟一：繼承AsyncTask類，并實現它的幾個回調方法，比如doInBackground()方法用來執行后臺任務，onPostExecute()方法用來更新UI。

🔶步驟二：在UI線程中創建AsyncTask的實例，并調用execute()方法來啟動異步操作。

示例：

在Activity中，創建一個子類來繼承AsyncTask，完成以下任務：

1.展示ProgressDialog

2.發送網絡請求

3.關閉ProgressDialog

代碼如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);new AsyncTask_test().execute("");}
?public static ProgressDialog dialog;public class AsyncTask_test extends AsyncTask<String,Integer,Long> {@Overrideprotected void onPreExecute() {dialog=ProgressDialog.show(MainActivity.this,"", "努力加載中");}
?@Overrideprotected Long doInBackground(String... strings) {OkHttpClient okHttpClient = new OkHttpClient();Request request=new Request.Builder().url("https://www.httpbin.org/get?a=1&b=2").build();Response response= null;try {response = okHttpClient.newCall(request).execute();if(!response.isSuccessful()){Log.e("xxx","網絡請求失敗"+response);}String responsedata=response.body().string();if(responsedata!=null){Log.e("xxx","輸出："+responsedata);}} catch (IOException e) {Log.e("xxx","報錯"+e);throw new RuntimeException(e);}
?return null;}
?@Overrideprotected void onPostExecute(Long aLong) {if(dialog!=null){dialog.dismiss();}super.onPostExecute(aLong);}}
}

AsyncTask在使用時的注意事項：

🟠AsyncTask的對象必須在主線程中創建。（原因：AsyncTask的handler對象是靜態的，Handler對象要切換到主線程，由于靜態成員在類加載時就被初始化，因此AsyncTask必須在主線程中加載）

🟠execute方法必須在UI線程調用。

🟠不要在線程中直接調用onPreExecute()、onPostExecute、doInBackground和onProgressUpdate方法。

🟠一個AsyncTask對象只能執行一次，即只能調用一次execute方法，否則會報運行時異常。

4.AsyncTask的工作原理

工作原理：

??當asyncTask執行execute()方法的時候，會先調用onPreExecute()方法。

??然后調用SERIAL_EXECUTOR的execute(mFuture)，把任務加入到隊列的尾部等待執行。

??執行的時候調用THREAD_POOL_EXECUTOR的execute(mFuture)方法。

??mFuture調用mWorker的call()方法，在call()方法中調用了dolnBackground()方法，并在最后調用了postResult()方法。

??postResult()方法也就是通過Handler發送消息給主線程，在主線程中調用AsyncTask的finish()方法，來決定是調用onCancelled()還是onPostExecute()方法。

源碼解析：

@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}@MainThreadpublic final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,Params... params) {if (mStatus != Status.PENDING) {switch (mStatus) {case RUNNING:throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"+ " the task is already running.");case FINISHED:throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"+ " the task has already been executed "+ "(a task can be executed only once)");}}
?mStatus = Status.RUNNING;
?onPreExecute();
?mWorker.mParams = params;exec.execute(mFuture);
?return this;}

其中，sDefaultExecutor是一個串行的線程池，一個進程中所有的AsyncTask全部在這個串行的線程池中排隊執行。在executeOnExecutor方法中，AsyncTask的onPreExecute方法最先執行，然后線程池開始執行，下面是線程池的執行過程：

 ?  public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;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) {THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);}}}

當一個AsyncTask任務執行完后，AsyncTask會調用scheduleNext()方法繼續執行下一個任務直到所有任務被執行為止，總的來說，默認情況下，AsyncTask是串行執行的。

AsyncTask中有兩個線程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一個Handle：

SerialExecutor：用于任務的排隊

THREAD_POOL_EXECUTOR：用于真正地執行任務

Handler：用于將執行環境從線程池切換到主線程

在AsyncTask的構造方法中有如下一段代碼，由于FutureTask的run方法會調用mWorker的call方法，因此mWorker的call方法最終會在線程池中執行。

  public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()? getMainHandler(): new Handler(callbackLooper);
?mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {public Result call() throws Exception {mTaskInvoked.set(true);Result result = null;try {Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);//noinspection uncheckedresult = doInBackground(mParams);Binder.flushPendingCommands();} catch (Throwable tr) {mCancelled.set(true);throw tr;} finally {postResult(result);}return result;}};
?mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {@Overrideprotected void done() {try {postResultIfNotInvoked(get());} catch (InterruptedException e) {android.util.Log.w(LOG_TAG, e);} catch (ExecutionException e) {throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",e.getCause());} catch (CancellationException e) {postResultIfNotInvoked(null);}}};}
?

在mWorker的call方法中，首先將mTaskInvoked設為true，表示當前任務已經被調用過了，然后執行AsyncTask的doInBackground方法，接著將返回值傳遞給postResult方法，它的實現如下：

private Result postResult(Result result) {@SuppressWarnings("unchecked")Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,new AsyncTaskResult<Result>(this, result));message.sendToTarget();return result;
}

在上面代碼中，postResult方法會通過Handler對象發送一個MESSAGE_POST_RESULT的消息，這個Handler對象的定義如下：

getHandler()獲取Handler對象

private Handler getHandler() {return mHandler;
}

賦值mHandler

private final Handler mHandler;
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()? getMainHandler(): new Handler(callbackLooper);...}

（1）如果callbackLooper == null，就getMainHandler()

private static Handler getMainHandler() {synchronized (AsyncTask.class) {if (sHandler == null) {sHandler = new InternalHandler(Looper.getMainLooper());}return sHandler;}
}

（2）如果callbackLooper == Looper.getMainLooper()，就new Handler(callbackLooper)

public Handler(@NonNull Looper looper) {this(looper, null, false);
}

Handler對象收到MESSAGE_POST_RESULT這個消息后會調用AsyncTask的finish方法。

private void finish(Result result) {if (isCancelled()) {onCancelled(result);} else {onPostExecute(result);}mStatus = Status.FINISHED;
}

如果AsyncTask被取消執行了，那么就調用onCancelled方法，否則就會調用onPostExecute方法，就可以看到doInBackground的返回結果會傳遞給onPostExecute方法，到這里AsyncTask的整個工作過程就分析完畢了。

總結

通過本篇博客，我們了解了AsyncTask的工作原理和如何在Android應用程序中使用它來進行異步操作。AsyncTask提供了一種簡單而強大的方式來管理異步任務，并在UI線程中更新UI，是Android開發中不可或缺的工具之一。希望本篇博客能幫助你更好地理解和使用AsyncTask。