android異步任務設計思詳解(AsyncTask)

這裡說有設計思想是我根據查看Android源代碼提煉出來的代碼邏輯，所以不會跟Google工程師的原始設計思想100%符合（也有可能是0%），但是本文一定可以幫助你理解AsyncTask，也可能有一些你以前沒有發現的內容。

大家都知道，Android的主線程（又叫UI線程，線程ID為1）有一些限制策略，使得主線程有些事做不了，比如訪問網絡就不允許，否則就是報，但在2.3之後的版本，你可以通過添加以下代碼更改其限制策略，從而強制使得主線程可以訪問網絡：

代碼如下：

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

不過StrictMode是一個開發工具主要用於偵測主線程中的磁盤和網絡訪問，而不是讓你做這“壞”事，其實Android這樣限制是有好處的，強制讓開發者重視用戶體驗，一個反面例子是Windows，主線程裡什麼都可以做，一些很懶的開發者就把所有任務放到主線程裡，使得線程經常好卡，比如編輯器UE或Notepad++打開了一個網絡上（如samba服務器）的文件，如果突然網絡中斷了，那你的整個編輯器都卡住，要等好久才會有反應，不過我不確定那是不是因為主線程裡訪問了網絡，不過Windows經常因為這個原因卡。還有一個正面例子是iOS，極其注意響應速度，所以當有用戶輸入事件時，其內核都有相應的調度，從而優先響應用戶操作。

還是回到正題，就是因為主線程的這些限制使開發者不得不寫多個線程，當然，你也可以不用AsyncTask，不過你不用也避免不了多線程，如果你不用，就是可能要用Handler和Thread了，我想很多人初學的時候就是那麼干的，包括我，因為那時很有可能還沒有發現有這個類，於是就經常寫Handler和Thread的了，寫著寫著就發現有一些代碼是相同的，你寫的Handler和Thread匿名類肯定是重復代碼，如下：

代碼如下：

[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();

你可能想到要復用這些代碼，當然，你可以通過Copy的方式來復用這段代碼，用的時候只要在省略號處寫入你的代碼就可以了，但更好的復用是將其用一個類封裝起來，好吧，那我們就簡單的封裝一下吧，於是，就變成了這樣：
代碼如下：

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() {
                // ...
            }
        };
    }      
}

這樣好像還不行，因為無法告訴後台線程做什麼事，做完了也不知道通知，要復用還是得Copy代碼，我們可以加兩個方法，一個在前台調用一個在後台調用，只要定義一個新類就可以實現復用，於是代碼變成這樣：
代碼如下：

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() {
    }
}

一個可復用的類就出爐了，我們寫一個子類，並用一個Activity來調用一下吧：
代碼如下：

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");
        }
    }
}

這樣是不是比直接寫Thread和Handler簡潔了許多呢，這裡我是用sleep來模似長時間事務的，如果在真實的環境中，我們可能是要下載，如果是下載，我們可能希望傳入個下載地址的參數到後台線程，來讓他按我們的需要下載，我們給加doInBackground方法加一個參數，於是HandlerAndThread類的代碼就變成這樣：
代碼如下：

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
    }

    ...
}

而調用類的代碼變成這樣：
代碼如下：

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");
        }
    }
}

假如是下一個文件呢，我們是不是加一個進度更新的方法呢，於是又變成這樣：
代碼如下：

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);
        }
    }
}

你可能已經沒有耐心一版一版的進化了，那我就跳躍一下吧，一次多加幾條需要：一、我們下載完了可能要得到文件的路徑，所以我們給runInFrontend方法加一個輸入參數filePath表示路徑；二、把子類必須實現的方法改成抽象方法，類也改成抽象方法；我把代碼中的一些方法名改一下，使其更好理解，把doInBackground改為execute，把runInFrontend改為onPostExecute，把runInFrontendProgress改為onProgressUpdate。最終版如下：
代碼如下：

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);
        }
    }
}

這是不是跟Android的AsyncTask很像呢，我想Google就是由於這種需求做出這個類的，Android官網是這樣描述AsyncTask的：

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

意思是這個類使得：不使用Thread和Handler，就可以在後台執行操作然後在發布結果到UI線程。其實他內部的實現就是封裝了Thread和Handler，所以你就不必要直接用這兩個低層類了，但他的目的也是代碼復用，他的實現跟我們上面寫的類也差不多。主要有這幾點不同：一、AsyncTask使用了線程池而不是單個線程去執行後台任務，該線程池是整個進程共用的，是因為他的線程池對象是一個靜態成員變量，這一點很多人搞錯，誤以為AsyncTask越來創建的線程越多，這不是絕對正確的，因為線程池會根據負載動態調整的，而且有最大值和空閒超時，AsyncTask的配置是最小5，最大128，空閒超時1秒，當然你也可以配置成線程數根據任務數線程遞增，關於線程池，可參考這裡，後續我會在博客寫文章討論Java線程池；二、AsyncTask的輸入和輸出參數使用了泛型；三、AsyncTask支持中斷當前任務。

現在知道了AsyncTask的設計思想了吧，是不是很簡單呢，所以建議童鞋們去看一下它的源碼，反正我寫代碼時有查看源碼的習慣，因為我會好奇它是如何實現的，看源碼有很多好處，如可以學到好的API設計思想，軟件架構。