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Android异步任务（AsyncTask）的设计思想

由 自作多情 提交于 2020-03-23 02:10:51

3 月，跳不动了？>>>

AsyncTask在Android十分常用，那为什么如此常用呢，不用行不行呢，内部又是怎么实现的呢，为什么Java的API中没有这个类呢，看完本文后，你将会知道答案。

这里说有设计思想是我根据查看Android源代码提炼出来的代码逻辑，所以不会跟Google工程师的原始设计思想100%符合（也有可能是0%），但是本文一定可以帮助你理解AsyncTask，也可能有一些你以前没有发现的内容。

大家都知道，Android的主线程（又叫UI线程，线程ID为1）有一些限制策略，使得主线程有些事做不了，比如访问网络就不允许，否则就是报，但在2.3之后的版本，你可以通过添加以下代码更改其限制策略，从而强制使得主线程可以访问网络：

if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT > 9) {
    StrictMode.ThreadPolicy policy = new StrictMode.ThreadPolicy.Builder().permitAll().build();
    StrictMode.setThreadPolicy(policy);
}

不过StrictMode是一个开发工具主要用于侦测主线程中的磁盘和网络访问，而不是让你做这“坏”事，其实Android这样限制是有好处的，强制让开发者重视用户体验，一个反面例子是Windows，主线程里什么都可以做，一些很懒的开发者就把所有任务放到主线程里，使得线程经常好卡，比如编辑器UE或Notepad++打开了一个网络上（如samba服务器）的文件，如果突然网络中断了，那你的整个编辑器都卡住，要等好久才会有反应，不过我不确定那是不是因为主线程里访问了网络，不过Windows经常因为这个原因卡。还有一个正面例子是iOS，极其注意响应速度，所以当有用户输入事件时，其内核都有相应的调度，从而优先响应用户操作。

还是回到正题，就是因为主线程的这些限制使开发者不得不写多个线程，当然，你也可以不用AsyncTask，不过你不用也避免不了多线程，如果你不用，就是可能要用Handler和Thread了，我想很多人初学的时候就是那么干的，包括我，因为那时很有可能还没有发现有这个类，于是就经常写Handler和Thread的了，写着写着就发现有一些代码是相同的，你写的Handler和Thread匿名类肯定是重复代码，如下：

final Handler handler = new Handler() {
    public void handleMessage(Message msg) {
    	System.out.println("The hard have done!");
    	// ... front end code
    }
};
new Thread() {
    public void run() {
        doHardWork();
        handler.sendEmptyMessage(0);
    }

    private void doHardWork() {
        // ... back end code
    }
}.start();

你可能想到要复用这些代码，当然，你可以通过Copy的方式来复用这段代码，用的时候只要在省略号处写入你的代码就可以了，但更好的复用是将其用一个类封装起来，好吧，那我们就简单的封装一下吧，于是，就变成了这样：

public class HandlerAndThread {
    private Handler handler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            System.out.println("The hard have done!");
            //...
        }
    };
    
    public void doInBackground() {
        new Thread() {
            public void run() {
                doHardWork();
                handler.sendEmptyMessage(0);
            }


            private void doHardWork() {
                // ...
            }
        };
    }   
    
}

这样好像还不行，因为无法告诉后台线程做什么事，做完了也不知道通知，要复用还是得Copy代码，我们可以加两个方法，一个在前台调用一个在后台调用，只要定义一个新类就可以实现复用，于是代码变成这样：

public class HandlerAndThread {
    private Handler handler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            System.out.println("The hard have done!");
            runInFrontend();    // added
        }
    };
    
    public void doInBackground() {
        new Thread() {
            public void run() {
                doHardWork();
                handler.sendEmptyMessage(0);
            }

            private void doHardWork() {
                runInBackend();    //added
            }
        };
    }
    
    //added
    protected void runInBackend() {
    }
    
    //added
    protected void runInFrontend() {
    }
}

一个可复用的类就出炉了，我们写一个子类，并用一个Activity来调用一下吧：

public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        new SubHandlerAndThread().doInBackground();
    }
    
    class SubHandlerAndThread extends HandlerAndThread {
        protected void runInBackend() {
            try {
                Thread.sleep(10 * 1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        protected void runInFrontend() {
            System.out.println("Task has been done");
        }
    }
}

这样是不是比直接写Thread和Handler简洁了许多呢，这里我是用sleep来模似长时间事务的，如果在真实的环境中，我们可能是要下载，如果是下载，我们可能希望传入个下载地址的参数到后台线程，来让他按我们的需要下载，我们给加doInBackground方法加一个参数，于是HandlerAndThread类的代码就变成这样：

public class HandlerAndThread {
    ...
    
    public void doInBackground(final String url) {	// added url
        new Thread() {
            public void run() {
                doHardWork();
                handler.sendEmptyMessage(0);
            }

            private void doHardWork() {
                runInBackend(url); 	// added url
            }
        };
    }
    
    protected void runInBackend(String url) {	// added url
    }
    
    ...
}

而调用类的代码变成这样：

public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        String url = "http://path/to/file";
        new SubHandlerAndThread().doInBackground(url);   //added url
    }
    
    class SubHandlerAndThread extends HandlerAndThread {
        @Override
        protected void runInBackend(String url) {    // added url
            System.out.println("Start download from url:" + url);
            try {
                Thread.sleep(10 * 1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        @Override
        protected void runInFrontend() {
            System.out.println("finish download");
        }
    }
}

假如是下一个文件呢，我们是不是加一个进度更新的方法呢，于是又变成这样：

public class HandlerAndThread {
    private Handler handler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {        // added
            case 0:
                runInFrontend();
                break;

            case 1:
                runInFrontendProgress(msg.arg1);
                break;
            }
        }
    };

    ...

    final protected void publishProgress(int progress) {    // added
        handler.obtainMessage(1, progress, 0);
    }
   
    protected void runInFrontendProgress(int progress) {    // added
    }
}

public class MainActivity extends Activity {
    ...
    
    class SubHandlerAndThread extends HandlerAndThread {
        @Override
        protected void runInBackend(String url) {
            System.out.println("Start download from url:" + url);
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrack();
                }
                publishProgress(i*10);    // added
            }
        }
        
        ...
        
        @Override
        protected void runInFrontendProgress(int progress) {	// added
            System.out.println("Progress: " + progress);
        }
    }
}

你可能已经没有耐心一版一版的进化了，那我就跳跃一下吧，一次多加几条需要：一、我们下载完了可能要得到文件的路径，所以我们给runInFrontend方法加一个输入参数filePath表示路径；二、把子类必须实现的方法改成抽象方法，类也改成抽象方法；我把代码中的一些方法名改一下，使其更好理解，把doInBackground改为execute，把runInFrontend改为onPostExecute，把runInFrontendProgress改为onProgressUpdate。最终版如下：

public abstract class HandlerAndThread {
    private Handler handler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
            case 0:
                onPostExecute((String) msg.obj);
                break;


            case 1:
                onProgressUpdate(msg.arg1);
                break;
            }
        }
    };
    
    public void doInBackground(final String url) {
        new Thread() {
            public void run() {
                String result = runInBackend(url);
                handler.obtainMessage(0, result);
            }


        };
    }
    
    final protected void publishProgress(int progress) {
        handler.obtainMessage(1, progress, 0);
    }


    abstract protected String runInBackend(String url);
    protected void onPostExecute(String filePath) { }
    protected void onProgressUpdate(int progress) {    }
}
public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);


        String url = "http://path/to/file";
        new SubHandlerAndThread().doInBackground(url);
    }
    
    class SubHandlerAndThread extends HandlerAndThread {
        @Override
        protected String runInBackend(String url) {
            System.out.println("Start download from url:" + url);
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                publishProgress(i*10);
            }
            
            return "/path/to/file";
        }
        
        @Override
        protected void onPostExecute(String filePath) {
            System.out.println("Download finished");
        }
        
        @Override
        protected void onProgressUpdate(int progress) {
            System.out.println("Progress: " + progress);
        }
    }
}

这是不是跟Android的AsyncTask很像呢，我想Google就是由于这种需求做出这个类的，Android官网是这样描述AsyncTask的：

This class allows to perform background operations and publish results on the UI thread without having to manipulate threads and/or handlers.

意思是这个类使得：不使用Thread和Handler，就可以在后台执行操作然后在发布结果到UI线程。其实他内部的实现就是封装了Thread和Handler，所以你就不必要直接用这两个低层类了，但他的目的也是代码复用，他的实现跟我们上面写的类也差不多。主要有这几点不同：一、AsyncTask使用了线程池而不是单个线程去执行后台任务，该线程池是整个进程共用的，是因为他的线程池对象是一个静态成员变量，这一点很多人搞错，误以为AsyncTask越来创建的线程越多，这不是绝对正确的，因为线程池会根据负载动态调整的，而且有最大值和空闲超时，AsyncTask的配置是最小5，最大128，空闲超时1秒，当然你也可以配置成线程数根据任务数线程递增，关于线程池，可参考这里，后续我会在博客写文章讨论Java线程池；二、AsyncTask的输入和输出参数使用了泛型；三、AsyncTask支持中断当前任务。

现在知道了AsyncTask的设计思想了吧，是不是很简单呢，所以建议童鞋们去看一下它的源码，反正我写代码时有查看源码的习惯，因为我会好奇它是如何实现的，看源码有很多好处，如可以学到好的API设计思想，软件架构，特别是当你遇到技术问题无法解决，网上也搜索不到时，你可以通过查看源码来找到解决办法，我就经常这么干。

所以提议大家在开发时学会看源码利用源码，一定要耐心，一篇看不懂不要气馁，多看几篇一定会看懂的。


参考资料：

Android官网API说明


标签
android
asynctask
异步任务
设计思想源码
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