使用AsyncTask異步更新UI界面及原理分析

概述： AsyncTask是在Android SDK 1.5之后推出的一個方便編寫后台線程與UI線程交互的輔助類。AsyncTask的內部實現是一個線程池，所有提交的異步任務都會在這個線程池中的工作線程內執行，當工作線程需要跟UI線程交互時，工作線程會通過向在UI線程創建的Handler傳遞消息的方式，調用相關的回調函數，從而實現UI界面的更新。
AsyncTask抽象出后台線程運行的五個狀態，分別是：1、准備運行，2、正在后台運行，3、進度更新，4、完成后台任務，5、取消任務，對於這五個階段，AsyncTask提供了五個回調函數：
1、准備運行：onPreExecute(),該回調函數在任務被執行之后立即由UI線程調用。這個步驟通常用來建立任務，在用戶接口（UI）上顯示進度條。
2、正在后台運行：doInBackground(Params...),該回調函數由后台線程在onPreExecute()方法執行結束后立即調用。通常在這里執行耗時的后台計算。計算的結果必須由該函數返回，並被傳遞到onPostExecute()中。在該函數內也可以使用publishProgress(Progress...)來發布一個或多個進度單位(unitsof progress)。這些值將會在onProgressUpdate(Progress...)中被發布到UI線程。
3. 進度更新：onProgressUpdate(Progress...),該函數由UI線程在publishProgress(Progress...)方法調用完后被調用。一般用於動態地顯示一個進度條。
4. 完成后台任務：onPostExecute(Result),當后台計算結束后調用。后台計算的結果會被作為參數傳遞給這一函數。
5、取消任務：onCancelled ()，在調用AsyncTask的cancel()方法時調用
AsyncTask的構造函數有三個模板參數：
1.Params，傳遞給后台任務的參數類型。
2.Progress，后台計算執行過程中，進步單位（progress　units）的類型。（就是后台程序已經執行了百分之幾了。）
3.Result， 后台執行返回的結果的類型。
AsyncTask並不總是需要使用上面的全部3種類型。標識不使用的類型很簡單，只需要使用Void類型即可。
例子：從網絡上下載圖片，下載完成后在UI界面上顯示出來，並會模擬下載進度更新。
AsyncTaskActivity.java

package com.szy.demo;

import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.client.HttpClient;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;

import android.app.Activity;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;
import android.widget.ProgressBar;
import android.widget.Toast;

/**
 *@author coolszy
 *@date 2012-3-1
 *@blog http://blog.92coding.com
 */
public class AsyncTaskActivity extends Activity
{

 private ImageView mImageView;
 private Button mBtnDownload;
 private ProgressBar mProgressBar;

 @Override
 public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
 {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.main);

  mImageView = (ImageView) findViewById(R.id.imageView);
  mBtnDownload = (Button) findViewById(R.id.btnDownload);
  mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar);
  mBtnDownload.setOnClickListener(new OnClickListener()
  {
   @Override
   public void onClick(View v)
   {
    GetImageTask task = new GetImageTask();
    task.execute("http://www.baidu.com/img/baidu_sylogo1.gif");
   }
  });
 }

 class GetImageTask extends AsyncTask<String, Integer, Bitmap>
 {
  /**
   * 處理后台執行的任務，在后台線程執行
   */
  @Override
  protected Bitmap doInBackground(String... params)
  {
   publishProgress(0);// 將會調用onProgressUpdate(Integer... progress)方法
   HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
   publishProgress(30);
   HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]);// 獲取csdn的logo
   final Bitmap bitmap;
   try
   {
    HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet);
    //獲取返回圖片
    bitmap = BitmapFactory.decodeStream(httpResponse.getEntity().getContent());
   } catch (Exception e)
   {

    return null;
   }
   publishProgress(100);
   return bitmap;
  }

  /**
   * 在調用publishProgress之后被調用，在UI線程執行
   */
  protected void onProgressUpdate(Integer... progress)
  {
   mProgressBar.setProgress(progress[0]);// 更新進度條的進度
  }

  /**
   * 后台任務執行完之后被調用，在UI線程執行
   */
  protected void onPostExecute(Bitmap result)
  {
   if (result != null)
   {
    Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功獲取圖片", Toast.LENGTH_LONG).show();
    mImageView.setImageBitmap(result);
   } else
   {
    Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "獲取圖片失敗", Toast.LENGTH_LONG).show();
   }
  }

  /**
   * 在 doInBackground(Params...)之前被調用，在UI線程執行
   */
  protected void onPreExecute()
  {
   mImageView.setImageBitmap(null);
   mProgressBar.setProgress(0);// 進度條復位
  }

  /**
   * 在UI線程執行
   */
  protected void onCancelled()
  {
   mProgressBar.setProgress(0);// 進度條復位
  }
 }

}

Activity布局文件main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
 android:orientation="vertical"
 android:layout_width="fill_parent"
 android:layout_height="fill_parent">
 <ProgressBar
  android:id="@+id/progressBar"
  android:layout_width="fill_parent"
  android:layout_height="wrap_content"
  style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"></ProgressBar>
 <Button
  android:id="@+id/btnDownload"
  android:layout_width="wrap_content"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:text="下載圖片"/>
 <ImageView
  android:id="@+id/imageView"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:layout_width="wrap_content" />
</LinearLayout>

記得在AndroidManifest.xml加入相關權限

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>

運行結果： 

AsyncTask的實現原理
在分析實現流程之前，我們先了解一下AsyncTask有哪些成員變量

private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5個核心工作線程
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128個工作線程
private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空閑線程的超時時間為1秒
private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待隊列
private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new
      ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS,

            sWorkQueue,sThreadFactory);//線程池是靜態變量，所有的異步任務都會放到這個線程池的工作線程內執行。

當點擊“下載圖片”按鈕之后會新建一個GetImageTask對象：

GetImageTask task = new GetImageTask();

此時會調用父類AsyncTask的構造函數：
AsyncTask.java

public AsyncTask()
{
 mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>()
 {
  public Result call() throws Exception
  {
   Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
   return doInBackground(mParams);
  }
 };

 mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker)
 {
  @Override
  protected void done()
  {
   Message message;
   Result result = null;
   try
   {
    result = get();
   } catch (InterruptedException e)
   {
    android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
   } catch (ExecutionException e)
   {
    throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()", e.getCause());
   } catch (CancellationException e)
   {
    message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));
    message.sendToTarget();// 取消任務，發送MESSAGE_POST_CANCEL消息
    return;
   } catch (Throwable t)
   {
    throw new RuntimeException("An error occured while executing " + "doInBackground()", t);
   }

   message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));// 完成任務，發送MESSAGE_POST_RESULT消息並傳遞result對象
   message.sendToTarget();
  }
 };
}

WorkerRunnable類實現了callable接口的call()方法，該函數會調用我們在AsyncTask子類中實現的doInBackground(mParams)方法，由此可見，WorkerRunnable封裝了我們要執行的異步任務。FutureTask中的protected void done() {}方法實現了異步任務狀態改變后的操作。當異步任務被取消，會向UI線程傳遞MESSAGE_POST_CANCEL消息，當任務成功執行，會向UI線程傳遞MESSAGE_POST_RESULT消息，並把執行結果傳遞到UI線程。 由此可知，AsyncTask在構造的時候已經定義好要異步執行的方法doInBackground(mParams)和任務狀態變化后的操作（包括失敗和成功）。 當創建完GetImageTask對象后，執行

1	task.execute("http://www.baidu.com/img/baidu_sylogo1.gif");

此時會調用AsyncTask的execute(Params...params)方法 AsyncTask.java

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params)
{
 if (mStatus != Status.PENDING)
 {
  switch (mStatus)
  {
  case RUNNING:
   throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskis already running.");
  case FINISHED:
   throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskhas already been executed " + "(a task canbe executed only once)");
  }
 }
 mStatus = Status.RUNNING;
 onPreExecute();// 運行在ui線程，在提交任務到線程池之前執行
 mWorker.mParams = params;
 sExecutor.execute(mFuture);// 提交任務到線程池
 return this;
}

當任務正在執行或者已經完成，會拋出IllegalStateException，由此可知我們不能夠重復調用execute(Params...params)方法。在提交任務到線程池之前，調用了onPreExecute()方法。然后才執行sExecutor.execute(mFuture)是任務提交到線程池。
前面我們說到，當任務的狀態發生改變時（1、執行成功2、取消執行3、進度更新），工作線程會向UI線程的Handler傳遞消息，Handler要處理其他線程傳遞過來的消息。在AsyncTask中，InternalHandler是在UI線程上創建的，它接收來自工作線程的消息，實現代碼如下：
AsyncTask.java

private static class InternalHandler extends Handler
{
 @SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"})
        @Override
        public voidhandleMessage(Message msg) {
            AsyncTaskResult result =(AsyncTaskResult) msg.obj;
            switch (msg.what) {
                caseMESSAGE_POST_RESULT:
                    // There is onlyone result
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);//執行任務成功
                    break;
                caseMESSAGE_POST_PROGRESS:
                   result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//進度更新
                    break;
                caseMESSAGE_POST_CANCEL:
                    result.mTask.onCancelled();//取消任務
                    break;
            }
        }
}

當接收到消息之后，AsyncTask會調用自身相應的回調方法。

總結：1、 AsyncTask的本質是一個靜態的線程池，AsyncTask派生出的子類可以實現不同的異步任務，這些任務都是提交到靜態的線程池中執行。 2、線程池中的工作線程執行doInBackground(mParams)方法執行異步任務 3、當任務狀態改變之后，工作線程會向UI線程發送消息，AsyncTask內部的InternalHandler響應這些消息，並調用相關的回調函數

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