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(转)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。

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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())。

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  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_EXECUTORTHREAD_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。

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    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)):

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

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这些例子所用的代码:

public class AsyncTaskDemoActivity extends Activity {      private static int ID = 0;      private static final int TASK_COUNT = 9;      private static ExecutorService SINGLE_TASK_EXECUTOR;      private static ExecutorService LIMITED_TASK_EXECUTOR;      private static ExecutorService FULL_TASK_EXECUTOR;            static {          SINGLE_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newSingleThreadExecutor();          LIMITED_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newFixedThreadPool(7);          FULL_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newCachedThreadPool();      };            @Override      public void onCreate(Bundle icicle) {          super.onCreate(icicle);          setContentView(R.layout.asynctask_demo_activity);          String title = "AsyncTask of API " + VERSION.SDK_INT;          setTitle(title);          final ListView taskList = (ListView) findViewById(R.id.task_list);          taskList.setAdapter(new AsyncTaskAdapter(getApplication(), TASK_COUNT));      }            private class AsyncTaskAdapter extends BaseAdapter {          private Context mContext;          private LayoutInflater mFactory;          private int mTaskCount;          List<SimpleAsyncTask> mTaskList;                    public AsyncTaskAdapter(Context context, int taskCount) {              mContext = context;              mFactory = LayoutInflater.from(mContext);              mTaskCount = taskCount;              mTaskList = new ArrayList<SimpleAsyncTask>(taskCount);          }                    @Override          public int getCount() {              return mTaskCount;          }            @Override          public Object getItem(int position) {              return mTaskList.get(position);          }            @Override          public long getItemId(int position) {              return position;          }            @Override          public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {              if (convertView == null) {                  convertView = mFactory.inflate(R.layout.asynctask_demo_item, null);                  SimpleAsyncTask task = new SimpleAsyncTask((TaskItem) convertView);                  /*                  * It only supports five tasks at most. More tasks will be scheduled only after                  * first five finish. In all, the pool size of AsyncTask is 5, at any time it only                  * has 5 threads running.                  */  //                task.execute();                  // use AsyncTask#SERIAL_EXECUTOR is the same to #execute();  //                task.executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR);                  // use AsyncTask#THREAD_POOL_EXECUTOR is the same to older version #execute() (less than API 11)                  // but different from newer version of #execute()  //                task.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);                  // one by one, same to newer version of #execute()  //                task.executeOnExecutor(SINGLE_TASK_EXECUTOR);                  // execute tasks at some limit which can be customized  //                task.executeOnExecutor(LIMITED_TASK_EXECUTOR);                  // no limit to thread pool size, all tasks run simultaneously                  task.executeOnExecutor(FULL_TASK_EXECUTOR);                                    mTaskList.add(task);              }              return convertView;          }      }            private class SimpleAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void> {          private TaskItem mTaskItem;          private String mName;                    public SimpleAsyncTask(TaskItem item) {              mTaskItem = item;              mName = "Task #" + String.valueOf(++ID);          }                    @Override          protected Void doInBackground(Void... params) {              int prog = 1;              while (prog < 101) {                  SystemClock.sleep(100);                  publishProgress(prog);                  prog++;              }              return null;          }                    @Override          protected void onPostExecute(Void result) {          }                    @Override          protected void onPreExecute() {              mTaskItem.setTitle(mName);          }                    @Override          protected void onProgressUpdate(Integer... values) {              mTaskItem.setProgress(values[0]);          }      }  }    class TaskItem extends LinearLayout {      private TextView mTitle;      private ProgressBar mProgress;            public TaskItem(Context context, AttributeSet attrs) {          super(context, attrs);      }        public TaskItem(Context context) {          super(context);      }            public void setTitle(String title) {          if (mTitle == null) {              mTitle = (TextView) findViewById(R.id.task_name);          }          mTitle.setText(title);      }            public void setProgress(int prog) {          if (mProgress == null) {              mProgress = (ProgressBar) findViewById(R.id.task_progress);          }          mProgress.setProgress(prog);      }  }  

 

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(转)Android开发之AsyncTask机制及使用细节