Android开发之AsyncTask机制及使用细节

AsyncTask的介绍及基本使用方法

关于AsyncTask的介绍和基本使用方法可以参考官方文档和Android实战技巧：多线程AsyncTask这里就不重复。

AsyncTask引发的一个问题

上周遇到了一个极其诡异的问题，一个小功能从网络上下载一个图片，然后放到ImageView中，是用AsyncTask来实现的，本身逻辑也很简单，仅是在doInBackground中用HTTP请求把图片的输入流取出，然后用BitmapFactory去解析，然后再把得到的Bitmap放到ImageView中。这个应用是用4.0的SDK开发的，也是运行在4.0上面的。但是有时候下载这张图片去要用很久很久，甚至要等上几分钟。通过调试发现一个令人难以接受的事实：竟然是doInBackground()未及时执行，也就是它并没有在#execute()调用之后马上执行，而是等待了很久才得以执行。

神马情况，难道AsyncTask不是线程，难道不是异步，难道AsyncTask另有内幕？

AsyncTask的内幕

AsyncTask主要有二个部分：一个是与主线各的交互，另一个就是线程的管理调度。虽然可能多个AsyncTask的子类的实例，但是AsyncTask的内部Handler和ThreadPoolExecutor都是进程范围内共享的，其都是static的，也即属于类的，类的属性的作用范围是CLASSPATH，因为一个进程一个VM，所以是AsyncTask控制着进程范围内所有的子类实例。

与主线程交互

与主线程交互是通过Handler来进行的，因为本文主要探讨AsyncTask在任务调度方面的，所以对于这部分不做细致介绍，感兴趣的朋友可以去看AsyncTask的源码

线程任务的调度

内部会创建一个进程作用域的线程池来管理要运行的任务，也就就是说当你调用了AsyncTask#execute()后，AsyncTask会把任务交给线程池，由线程池来管理创建Thread和运行Therad。对于内部的线程池不同版本的Android的实现方式是不一样的：

Android2.3以前的版本，也即SDK/API 10和以前的版本

内部的线程池限制是5个，也就是说同时只能有5个线程运行，超过的线程只能等待，等待前面的线程某个执行完了才被调度和运行。换句话说，如果一个进程中的AsyncTask实例个数超过5个，那么假如前5个都运行很长时间的话，那么第6个只能等待机会了。这是AsyncTask的一个限制，而且对于2.3以前的版本无法解决。如果你的应用需要大量的后台线程去执行任务，那么你只能放弃使用AsyncTask，自己创建线程池来管理Thread，或者干脆不用线程池直接使用Thread也无妨。不得不说，虽然AsyncTask较Thread使用起来比较方便，但是它最多只能同时运行5个线程，这也大大局限了它的实力，你必须要小心的设计你的应用，错开使用AsyncTask的时间，尽力做到分时，或者保证数量不会大于5个，否则就可能遇到上面提到的问题。要不然就只能使用JavaSE中的API了。

Android 3.0以后，也即SDK/API 11和以后的版本

可能是Google意识到了AsyncTask的局限性了，从Android 3.0开始对AsyncTask的API做出了一些调整：

  1. #execute()提交的任务，按先后顺序每次只运行一个

    也就是说它是按提交的次序，每次只启动一个线程执行一个任务，完成之后再执行第二个任务，也就是相当于只有一个后台线程在执行所提交的任务(Executors.newSingleThreadPool())。

  2. 新增了接口#executeOnExecutor()

    这个接口允许开发者提供自定义的线程池来运行和调度Thread，如果你想让所有的任务都能并发同时运行，那就创建一个没有限制的线程池(Executors.newCachedThreadPool())，并提供给AsyncTask。这样这个AsyncTask实例就有了自己的线程池而不必使用AsyncTask默认的。
  3. 新增了二个预定义的线程池SERIAL_EXECUTOR和THREAD_POOL_EXECUTOR

    其实THREAD_POOL_EXECUTOR并不是新增的，之前的就有，只不过之前(Android 2.3)它是AsyncTask私有的，未公开而已。THREAD_POOL_EXECUTOR是一个corePoolSize为5的线程池，也就是说最多只有5个线程同时运行，超过5个的就要等待。所以如果使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)就跟2.3版本的AsyncTask.execute()效果是一样的。

    而SERIAL_EXECUTOR是新增的，它的作用是保证任务执行的顺序，也就是它可以保证提交的任务确实是按照先后顺序执行的。它的内部有一个队列用来保存所提交的任务，保证当前只运行一个，这样就可以保证任务是完全按照顺序执行的，默认的execute()使用的就是这个，也就是executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR)与execute()是一样的。

前面问题的解法

了解了AsyncTask的内幕就知道了前面问题的原因：因为是4.0平台，所以所有的AsyncTask并不都会运行在单独的线程中，而是被SERIAL_EXECUTOR顺序的使用线程执行。因为应用中可能还有其他地方使用AsyncTask，所以到网络取图片的AsyncTask也许会等待到其他任务都完成时才得以执行而不是调用executor()之后马上执行。

那么解决方法其实很简单，要么直接使用Thread，要么创建一个单独的线程池(Executors.newCachedThreadPool())。或者最简单的解法就是使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)，这样起码不用等到前面的都结束了再执行。

AsyncTask的使用注意事项

前面的文章曾建议使用AsyncTask而不是使用Thread，但是AsyncTask似乎又有它的限制，这就要根据具体的需求情况而选择合适的工具，No
Silver Bullet。下面是一些建议：

  • 改善你的设计，少用异步处理

    线程的开销是非常大的，同时异步处理也容易出错，难调试，难维护，所以改善你的设计，尽可能的少用异步。对于一般性的数据库查询，少量的I/O操作是没有必要启动线程的。
  • 与主线程有交互时用AsyncTask，否则就用Thread

    AsyncTask被设计出来的目的就是为了满足Android的特殊需求：非主线程不能操作(UI)组件，所以AsyncTask扩展Thread增强了与主线程的交互的能力。如果你的应用没有与主线程交互，那么就直接使用Thread就好了。
  • 当有需要大量线程执行任务时，一定要创建线程池

    线程的开销是非常大的，特别是创建一个新线程，否则就不必设计线程池之类的工具了。当需要大量线程执行任务时，一定要创建线程池，无论是使用AsyncTask还是Thread，因为使用AsyncTask它内部的线程池有数量限制，可能无法满足需求；使用Thread更是要线程池来管理，避免虚拟机创建大量的线程。比如从网络上批量下载图片，你不想一个一个的下，或者5个5个的下载，那么就创建一个CorePoolSize为10或者20的线程池，每次10个或者20个这样的下载，即满足了速度，又不至于耗费无用的性能开销去无限制的创建线程。
  • 对于想要立即开始执行的异步任务，要么直接使用Thread，要么单独创建线程池提供给AsyncTask

    默认的AsyncTask不一定会立即执行你的任务，除非你提供给他一个单独的线程池。如果不与主线程交互，直接创建一个Thread就可以了，虽然创建线程开销比较大，但如果这不是批量操作就没有问题。
  • Android的开发没有想像中那样简单，要多花心思和时间在代码上和测试上面，以确信程序是优质的

附上相关资源：

使用自定义的CorePoolSize为7的Executor(Executors.newFixedThreadPool(7))：

使用未设限制的Executor(Executors.newCachedThreadPool())：

这些例子所用的代码：

[java] view
plaincopyprint?

  1. public class AsyncTaskDemoActivity extends Activity {  
  2.     private static int ID = 0;  
  3.     private static final int TASK_COUNT = 9;  
  4.     private static ExecutorService SINGLE_TASK_EXECUTOR;  
  5.     private static ExecutorService LIMITED_TASK_EXECUTOR;  
  6.     private static ExecutorService FULL_TASK_EXECUTOR;  
  7.       
  8.     static {  
  9.         SINGLE_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newSingleThreadExecutor();  
  10.         LIMITED_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newFixedThreadPool(7);  
  11.         FULL_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newCachedThreadPool();  
  12.     };  
  13.       
  14.     @Override  
  15.     public void onCreate(Bundle icicle) {  
  16.         super.onCreate(icicle);  
  17.         setContentView(R.layout.asynctask_demo_activity);  
  18.         String title = "AsyncTask of API " + VERSION.SDK_INT;  
  19.         setTitle(title);  
  20.         final ListView taskList = (ListView) findViewById(R.id.task_list);  
  21.         taskList.setAdapter(new AsyncTaskAdapter(getApplication(), TASK_COUNT));  
  22.     }  
  23.       
  24.     private class AsyncTaskAdapter extends BaseAdapter {  
  25.         private Context mContext;  
  26.         private LayoutInflater mFactory;  
  27.         private int mTaskCount;  
  28.         List<SimpleAsyncTask> mTaskList;  
  29.           
  30.         public AsyncTaskAdapter(Context context, int taskCount) {  
  31.             mContext = context;  
  32.             mFactory = LayoutInflater.from(mContext);  
  33.             mTaskCount = taskCount;  
  34.             mTaskList = new ArrayList<SimpleAsyncTask>(taskCount);  
  35.         }  
  36.           
  37.         @Override  
  38.         public int getCount() {  
  39.             return mTaskCount;  
  40.         }  
  41.   
  42.         @Override  
  43.         public Object getItem(int position) {  
  44.             return mTaskList.get(position);  
  45.         }  
  46.   
  47.         @Override  
  48.         public long getItemId(int position) {  
  49.             return position;  
  50.         }  
  51.   
  52.         @Override  
  53.         public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {  
  54.             if (convertView == null) {  
  55.                 convertView = mFactory.inflate(R.layout.asynctask_demo_item, null);  
  56.                 SimpleAsyncTask task = new SimpleAsyncTask((TaskItem) convertView);  
  57.                 /* 
  58.                  * It only supports five tasks at most. More tasks will be scheduled only after 
  59.                  * first five finish. In all, the pool size of AsyncTask is 5, at any time it only 
  60.                  * has 5 threads running. 
  61.                  */  
  62. //                task.execute();  
  63.                 // use AsyncTask#SERIAL_EXECUTOR is the same to #execute();  
  64. //                task.executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR);  
  65.                 // use AsyncTask#THREAD_POOL_EXECUTOR is the same to older version #execute() (less than API 11)  
  66.                 // but different from newer version of #execute()  
  67. //                task.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);  
  68.                 // one by one, same to newer version of #execute()  
  69. //                task.executeOnExecutor(SINGLE_TASK_EXECUTOR);  
  70.                 // execute tasks at some limit which can be customized  
  71. //                task.executeOnExecutor(LIMITED_TASK_EXECUTOR);  
  72.                 // no limit to thread pool size, all tasks run simultaneously  
  73.                 task.executeOnExecutor(FULL_TASK_EXECUTOR);  
  74.                   
  75.                 mTaskList.add(task);  
  76.             }  
  77.             return convertView;  
  78.         }  
  79.     }  
  80.       
  81.     private class SimpleAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void> {  
  82.         private TaskItem mTaskItem;  
  83.         private String mName;  
  84.           
  85.         public SimpleAsyncTask(TaskItem item) {  
  86.             mTaskItem = item;  
  87.             mName = "Task #" + String.valueOf(++ID);  
  88.         }  
  89.           
  90.         @Override  
  91.         protected Void doInBackground(Void... params) {  
  92.             int prog = 1;  
  93.             while (prog < 101) {  
  94.                 SystemClock.sleep(100);  
  95.                 publishProgress(prog);  
  96.                 prog++;  
  97.             }  
  98.             return null;  
  99.         }  
  100.           
  101.         @Override  
  102.         protected void onPostExecute(Void result) {  
  103.         }  
  104.           
  105.         @Override  
  106.         protected void onPreExecute() {  
  107.             mTaskItem.setTitle(mName);  
  108.         }  
  109.           
  110.         @Override  
  111.         protected void onProgressUpdate(Integer... values) {  
  112.             mTaskItem.setProgress(values[0]);  
  113.         }  
  114.     }  
  115. }  
  116.   
  117. class TaskItem extends LinearLayout {  
  118.     private TextView mTitle;  
  119.     private ProgressBar mProgress;  
  120.       
  121.     public TaskItem(Context context, AttributeSet attrs) {  
  122.         super(context, attrs);  
  123.     }  
  124.   
  125.     public TaskItem(Context context) {  
  126.         super(context);  
  127.     }  
  128.       
  129.     public void setTitle(String title) {  
  130.         if (mTitle == null) {  
  131.             mTitle = (TextView) findViewById(R.id.task_name);  
  132.         }  
  133.         mTitle.setText(title);  
  134.     }  
  135.       
  136.     public void setProgress(int prog) {  
  137.         if (mProgress == null) {  
  138.             mProgress = (ProgressBar) findViewById(R.id.task_progress);  
  139.         }  
  140.         mProgress.setProgress(prog);  
  141.     }  
  142. }  

[html] view
plaincopyprint?

  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  2. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  3.     android:layout_width="match_parent"  
  4.     android:layout_height="match_parent"  
  5.     android:paddingLeft="10dip"  
  6.     android:paddingRight="10dip"  
  7.     android:orientation="vertical" >  
  8.     <ListView android:id="@+id/task_list"  
  9.         android:layout_width="fill_parent"  
  10.         android:layout_height="wrap_content"  
  11.         android:divider="#cccccc"  
  12.         android:dividerHeight="0.6dip"  
  13.         android:footerDividersEnabled="true"  
  14.         android:headerDividersEnabled="true" />  
  15. </LinearLayout>  

[html] view
plaincopyprint?

  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  2. <com.hilton.effectiveandroid.os.TaskItem xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  3.     android:layout_width="match_parent"  
  4.     android:layout_height="50dip"  
  5.     android:gravity="center_vertical"  
  6.     android:layout_gravity="center_vertical"  
  7.     android:orientation="horizontal" >  
  8.     <TextView android:id="@+id/task_name"  
  9.         android:layout_width="wrap_content"  
  10.         android:layout_height="wrap_content"  
  11.         android:textColor="#ffff00"  
  12.         android:textSize="26sp" />  
  13.     <ProgressBar android:id="@+id/task_progress"  
  14.         android:layout_width="fill_parent"  
  15.         android:layout_height="15dip"  
  16.         android:max="100"  
  17.         style="@android:style/Widget.ProgressBar.Horizontal" />  
  18. </com.hilton.effectiveandroid.os.TaskItem >  
时间： 2024-04-21 05:22:32

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