使用AsyncTask异步更新UI界面及原理分析

概述： AsyncTask是在Android SDK 1.5之后推出的一个方便编写后台线程与UI线程交互的辅助类。AsyncTask的内部实现是一个线程池，所有提交的异步任务都会在这个线程池中的工作线程内执行，当工作线程需要跟UI线程交互时，工作线程会通过向在UI线程创建的Handler传递消息的方式，调用相关的回调函数，从而实现UI界面的更新。
AsyncTask抽象出后台线程运行的五个状态，分别是：1、准备运行，2、正在后台运行，3、进度更新，4、完成后台任务，5、取消任务，对于这五个阶段，AsyncTask提供了五个回调函数：
1、准备运行：onPreExecute(),该回调函数在任务被执行之后立即由UI线程调用。这个步骤通常用来建立任务，在用户接口（UI）上显示进度条。
2、正在后台运行：doInBackground(Params...),该回调函数由后台线程在onPreExecute()方法执行结束后立即调用。通常在这里执行耗时的后台计算。计算的结果必须由该函数返回，并被传递到onPostExecute()中。在该函数内也可以使用publishProgress(Progress...)来发布一个或多个进度单位(unitsof progress)。这些值将会在onProgressUpdate(Progress...)中被发布到UI线程。
3. 进度更新：onProgressUpdate(Progress...),该函数由UI线程在publishProgress(Progress...)方法调用完后被调用。一般用于动态地显示一个进度条。
4. 完成后台任务：onPostExecute(Result),当后台计算结束后调用。后台计算的结果会被作为参数传递给这一函数。
5、取消任务：onCancelled ()，在调用AsyncTask的cancel()方法时调用
AsyncTask的构造函数有三个模板参数：
1.Params，传递给后台任务的参数类型。
2.Progress，后台计算执行过程中，进步单位（progress　units）的类型。（就是后台程序已经执行了百分之几了。）
3.Result，后台执行返回的结果的类型。
AsyncTask并不总是需要使用上面的全部3种类型。标识不使用的类型很简单，只需要使用Void类型即可。
例子：从网络上下载图片，下载完成后在UI界面上显示出来，并会模拟下载进度更新。
AsyncTaskActivity.java

  1 package com.szy.demo;
  2 
  3 import org.apache.http.HttpResponse;
  4 import org.apache.http.client.HttpClient;
  5 import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
  6 import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;
  7 
  8 import android.app.Activity;
  9 import android.graphics.Bitmap;
 10 import android.graphics.BitmapFactory;
 11 import android.os.AsyncTask;
 12 import android.os.Bundle;
 13 import android.view.View;
 14 import android.view.View.OnClickListener;
 15 import android.widget.Button;
 16 import android.widget.ImageView;
 17 import android.widget.ProgressBar;
 18 import android.widget.Toast;
 19 
 20 /**
 21  *@author coolszy
 22  *@date 2012-3-1
 23  *@blog http://blog.92coding.com
 24  */
 25 public class AsyncTaskActivity extends Activity
 26 {
 27 
 28  private ImageView mImageView;
 29  private Button mBtnDownload;
 30  private ProgressBar mProgressBar;
 31 
 32  @Override
 33  public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
 34  {
 35   super.onCreate(savedInstanceState);
 36   setContentView(R.layout.main);
 37 
 38   mImageView = (ImageView) findViewById(R.id.imageView);
 39   mBtnDownload = (Button) findViewById(R.id.btnDownload);
 40   mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBar);
 41   mBtnDownload.setOnClickListener(new OnClickListener()
 42   {
 43    @Override
 44    public void onClick(View v)
 45    {
 46     GetImageTask task = new GetImageTask();
 47     task.execute("http://www.baidu.com/img/baidu_sylogo1.gif");
 48    }
 49   });
 50  }
 51 
 52  class GetImageTask extends AsyncTask<String, Integer, Bitmap>
 53  {
 54   /**
 55    * 处理后台执行的任务，在后台线程执行
 56    */
 57   @Override
 58   protected Bitmap doInBackground(String... params)
 59   {
 60    publishProgress(0);// 将会调用onProgressUpdate(Integer... progress)方法
 61    HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
 62    publishProgress(30);
 63    HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]);// 获取csdn的logo
 64    final Bitmap bitmap;
 65    try
 66    {
 67     HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet);
 68     //获取返回图片
 69     bitmap = BitmapFactory.decodeStream(httpResponse.getEntity().getContent());
 70    } catch (Exception e)
 71    {
 72 
 73     return null;
 74    }
 75    publishProgress(100);
 76    return bitmap;
 77   }
 78 
 79   /**
 80    * 在调用publishProgress之后被调用，在UI线程执行
 81    */
 82   protected void onProgressUpdate(Integer... progress)
 83   {
 84    mProgressBar.setProgress(progress[0]);// 更新进度条的进度
 85   }
 86 
 87   /**
 88    * 后台任务执行完之后被调用，在UI线程执行
 89    */
 90   protected void onPostExecute(Bitmap result)
 91   {
 92    if (result != null)
 93    {
 94     Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功获取图片", Toast.LENGTH_LONG).show();
 95     mImageView.setImageBitmap(result);
 96    } else
 97    {
 98     Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "获取图片失败", Toast.LENGTH_LONG).show();
 99    }
100   }
101 
102   /**
103    * 在 doInBackground(Params...)之前被调用，在UI线程执行
104    */
105   protected void onPreExecute()
106   {
107    mImageView.setImageBitmap(null);
108    mProgressBar.setProgress(0);// 进度条复位
109   }
110 
111   /**
112    * 在UI线程执行
113    */
114   protected void onCancelled()
115   {
116    mProgressBar.setProgress(0);// 进度条复位
117   }
118  }
119 
120 }

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="下载图片"/>
 <ImageView
  android:id="@+id/imageView"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:layout_width="wrap_content" />
</LinearLayout>

记得在AndroidManifest.xml加入相关权限

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

运行结果：

AsyncTask的实现原理
在分析实现流程之前，我们先了解一下AsyncTask有哪些成员变量

1 private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5个核心工作线程
2 private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128个工作线程
3 private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空闲线程的超时时间为1秒
4 private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
5             new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待队列
6 private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new
7       ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
8             MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS,

9             sWorkQueue,sThreadFactory);//线程池是静态变量，所有的异步任务都会放到这个线程池的工作线程内执行。

当点击“下载图片”按钮之后会新建一个GetImageTask对象：

GetImageTask task = new GetImageTask();

此时会调用父类AsyncTask的构造函数：
AsyncTask.java

 1 public AsyncTask()
 2 {
 3  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>()
 4  {
 5   public Result call() throws Exception
 6   {
 7    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
 8    return doInBackground(mParams);
 9   }
10  };
11 
12  mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker)
13  {
14   @Override
15   protected void done()
16   {
17    Message message;
18    Result result = null;
19    try
20    {
21     result = get();
22    } catch (InterruptedException e)
23    {
24     android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
25    } catch (ExecutionException e)
26    {
27     throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()", e.getCause());
28    } catch (CancellationException e)
29    {
30     message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));
31     message.sendToTarget();// 取消任务，发送MESSAGE_POST_CANCEL消息
32     return;
33    } catch (Throwable t)
34    {
35     throw new RuntimeException("An error occured while executing " + "doInBackground()", t);
36    }
37 
38    message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));// 完成任务，发送MESSAGE_POST_RESULT消息并传递result对象
39    message.sendToTarget();
40   }
41  };
42 }

WorkerRunnable类实现了callable接口的call()方法，该函数会调用我们在AsyncTask子类中实现的doInBackground(mParams)方法，由此可见，WorkerRunnable封装了我们要执行的异步任务。FutureTask中的protected void done() {}方法实现了异步任务状态改变后的操作。当异步任务被取消，会向UI线程传递MESSAGE_POST_CANCEL消息，当任务成功执行，会向UI线程传递MESSAGE_POST_RESULT消息，并把执行结果传递到UI线程。由此可知，AsyncTask在构造的时候已经定义好要异步执行的方法doInBackground(mParams)和任务状态变化后的操作（包括失败和成功）。当创建完GetImageTask对象后，执行

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

此时会调用AsyncTask的execute(Params...params)方法 AsyncTask.java

 1 public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params)
 2 {
 3  if (mStatus != Status.PENDING)
 4  {
 5   switch (mStatus)
 6   {
 7   case RUNNING:
 8    throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskis already running.");
 9   case FINISHED:
10    throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskhas already been executed " + "(a task canbe executed only once)");
11   }
12  }
13  mStatus = Status.RUNNING;
14  onPreExecute();// 运行在ui线程，在提交任务到线程池之前执行
15  mWorker.mParams = params;
16  sExecutor.execute(mFuture);// 提交任务到线程池
17  return this;
18 }

当任务正在执行或者已经完成，会抛出IllegalStateException，由此可知我们不能够重复调用execute(Params...params)方法。在提交任务到线程池之前，调用了onPreExecute()方法。然后才执行sExecutor.execute(mFuture)是任务提交到线程池。
前面我们说到，当任务的状态发生改变时（1、执行成功2、取消执行3、进度更新），工作线程会向UI线程的Handler传递消息，Handler要处理其他线程传递过来的消息。在AsyncTask中，InternalHandler是在UI线程上创建的，它接收来自工作线程的消息，实现代码如下：
AsyncTask.java

 1 private static class InternalHandler extends Handler
 2 {
 3  @SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"})
 4         @Override
 5         public voidhandleMessage(Message msg) {
 6             AsyncTaskResult result =(AsyncTaskResult) msg.obj;
 7             switch (msg.what) {
 8                 caseMESSAGE_POST_RESULT:
 9                     // There is onlyone result
10                     result.mTask.finish(result.mData[0]);//执行任务成功
11                     break;
12                 caseMESSAGE_POST_PROGRESS:
13                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//进度更新
14                     break;
15                 caseMESSAGE_POST_CANCEL:
16                     result.mTask.onCancelled();//取消任务
17                     break;
18             }
19         }
20 }

当接收到消息之后，AsyncTask会调用自身相应的回调方法。

总结：1、 AsyncTask的本质是一个静态的线程池，AsyncTask派生出的子类可以实现不同的异步任务，这些任务都是提交到静态的线程池中执行。 2、线程池中的工作线程执行doInBackground(mParams)方法执行异步任务 3、当任务状态改变之后，工作线程会向UI线程发送消息，AsyncTask内部的InternalHandler响应这些消息，并调用相关的回调函数

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