Android异步之旅：探索AsyncTask

前言：

在Android应用程序开发中，异步操作是非常常见的需求。比如，我们可能需要在后台线程中执行网络请求、数据库操作或者其他耗时的任务，而不阻塞UI线程。为了实现这些异步操作，Android提供了多种方式，其中之一就是使用AsyncTask类。

1.什么是AsyncTask？

AsyncTask是一种轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终的结果传递给主线程并在主线程中更新UI。（两个线程池+Handler）

2.介绍AsyncTask类的泛型参数和核心方法

AsyncTask是一个抽象的泛型类，它提供了Params，Progress和Result这三个泛型参数。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

其中，

🟨Params表示参数的类型
🟨Progress表示后台任务的执行进度和类型
🟨Result表示后台任务的返回结果

AsyncTask类提供了四个核心方法（按照执行顺序介绍）：

1️⃣onPreExecute():在主线程中执行，用于准备工作。

2️⃣doInBackground(Params...params):在线程池中执行，用于执行异步任务。在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务的进度，publishProgress方法调用onProgressUpdate方法。

3️⃣onProgressUpdate(Progress...values):在主线程中执行，当后台任务的执行进程发送变化时此方法会被调用。

4️⃣onPostExecute(Result result):在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用。

AsyncTask还提供了onCancelled()方法，它同样在主线程中执行，当异步任务被取消时，onCancelled会被调用，这个时候，onPostExecute则不会被调用。

3.如何使用AsyncTask？

使用AsyncTask的步骤：

🔶步骤一：继承AsyncTask类，并实现它的几个回调方法，比如doInBackground()方法用来执行后台任务，onPostExecute()方法用来更新UI。

🔶步骤二：在UI线程中创建AsyncTask的实例，并调用execute()方法来启动异步操作。

示例：

在Activity中，创建一个子类来继承AsyncTask，完成以下任务：

1.展示ProgressDialog

2.发送网络请求

3.关闭ProgressDialog

代码如下：

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,"", "努力加载中");}
@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","网络请求失败"+response);}String responsedata=response.body().string();if(responsedata!=null){Log.e("xxx","输出："+responsedata);}} catch (IOException e) {Log.e("xxx","报错"+e);throw new RuntimeException(e);}
return null;}
@Overrideprotected void onPostExecute(Long aLong) {if(dialog!=null){dialog.dismiss();}super.onPostExecute(aLong);}}
}

AsyncTask在使用时的注意事项：

🟠AsyncTask的对象必须在主线程中创建。（原因：AsyncTask的handler对象是静态的，Handler对象要切换到主线程，由于静态成员在类加载时就被初始化，因此AsyncTask必须在主线程中加载）

🟠execute方法必须在UI线程调用。

🟠不要在线程中直接调用onPreExecute()、onPostExecute、doInBackground和onProgressUpdate方法。

🟠一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常。

4.AsyncTask的工作原理

工作原理：

➡️当asyncTask执行execute()方法的时候，会先调用onPreExecute()方法。

➡️然后调用SERIAL_EXECUTOR的execute(mFuture)，把任务加入到队列的尾部等待执行。

➡️执行的时候调用THREAD_POOL_EXECUTOR的execute(mFuture)方法。

➡️mFuture调用mWorker的call()方法，在call()方法中调用了dolnBackground()方法，并在最后调用了postResult()方法。

➡️postResult()方法也就是通过Handler发送消息给主线程，在主线程中调用AsyncTask的finish()方法，来决定是调用onCancelled()还是onPostExecute()方法。

源码解析：

@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是一个串行的线程池，一个进程中所有的AsyncTask全部在这个串行的线程池中排队执行。在executeOnExecutor方法中，AsyncTask的onPreExecute方法最先执行，然后线程池开始执行，下面是线程池的执行过程：

    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);}}}

当一个AsyncTask任务执行完后，AsyncTask会调用scheduleNext()方法继续执行下一个任务直到所有任务被执行为止，总的来说，默认情况下，AsyncTask是串行执行的。

AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个Handle：

SerialExecutor：用于任务的排队

THREAD_POOL_EXECUTOR：用于真正地执行任务

Handler：用于将执行环境从线程池切换到主线程

在AsyncTask的构造方法中有如下一段代码，由于FutureTask的run方法会调用mWorker的call方法，因此mWorker的call方法最终会在线程池中执行。

  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，首先将mTaskInvoked设为true，表示当前任务已经被调用过了，然后执行AsyncTask的doInBackground方法，接着将返回值传递给postResult方法，它的实现如下：

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

在上面代码中，postResult方法会通过Handler对象发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息，这个Handler对象的定义如下：

getHandler()获取Handler对象

private Handler getHandler() {return mHandler;
}

赋值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对象收到MESSAGE_POST_RESULT这个消息后会调用AsyncTask的finish方法。

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

如果AsyncTask被取消执行了，那么就调用onCancelled方法，否则就会调用onPostExecute方法，就可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法，到这里AsyncTask的整个工作过程就分析完毕了。

总结

通过本篇博客，我们了解了AsyncTask的工作原理和如何在Android应用程序中使用它来进行异步操作。AsyncTask提供了一种简单而强大的方式来管理异步任务，并在UI线程中更新UI，是Android开发中不可或缺的工具之一。希望本篇博客能帮助你更好地理解和使用AsyncTask。