Android開發筆記之:AsyncTask的應用詳解

AsyncTask的介紹及基本使用方法
關於AsyncTask的介紹和基本使用方法可以參考官方文檔和《Android開發筆記之:深入理解多線程AsyncTask》這裡就不重複。
AsyncTask引發的一個問題
上周遇到了一個極其詭異的問題，一個小功能從網路上下載一個圖片，然後放到ImageView中，是用AsyncTask來實現的，本身邏輯也很簡單，僅是在doInBackground中用HTTP請求把圖片的輸入資料流取出，然後用BitmapFactory去解析，然後再把得到的Bitmap放到ImageView中。這個應用是用4.0的SDK開發的，也是運行在4.0上面的。但是有時候下載這張圖片去要用很久很久，甚至要等上幾分鐘。通過調試發現一個令人難以接受的事實：竟然是doInBackground()未及時執行，也就是它並沒有在#execute()調用之後馬上執行，而是等待了很久才得以執行。
神馬情況，難道AsyncTask不是線程，難道不是非同步，難道AsyncTask另有內幕？
AsyncTask的內幕
AsyncTask主要有二個部分：一個是與主線各的互動，另一個就是線程的管理調度。雖然可能多個AsyncTask的子類的執行個體，但是AsyncTask的內部Handler和ThreadPoolExecutor都是進程範圍內共用的，其都是static的，也即屬於類的，類的屬性的作用範圍是CLASSPATH，因為一個進程一個VM，所以是AsyncTask控制著進程範圍內所有的子類執行個體。
與主線程互動
與主線程互動是通過Handler來進行的，因為本文主要探討AsyncTask在任務調度方面的，所以對於這部分不做細緻介紹，感興趣的朋友可以去看AsyncTask的源碼
線程任務的調度
內部會建立一個進程範圍的線程池來管理要啟動並執行任務，也就就是說當你調用了AsyncTask#execute()後，AsyncTask會把任務交給線程池，由線程池來管理建立Thread和運行Therad。對於內部的線程池不同版本的 Android的實現方式是不一樣的：
Android2.3以前的版本，也即SDK/API 10和以前的版本
內部的線程池限制是5個，也就是說同時只能有5個線程運行，超過的線程只能等待，等待前面的線程某個執行完了才被調度和運行。換句話說，如果一個進程中的AsyncTask執行個體個數超過5個，那麼假如前5個都運行很長時間的話，那麼第6個只能等待機會了。這是AsyncTask的一個限制，而且對於2.3以前的版本無法解決。如果你的應用需要大量的後台線程去執行任務，那麼你只能放棄使用AsyncTask，自己建立線程池來管理Thread，或者乾脆不用線程池直接使用Thread也無妨。不得不說，雖然AsyncTask較Thread使用起來比較方便，但是它最多隻能同時運行5個線程，這也大大局限了它的實力，你必須要小心的設計你的應用，錯開使用AsyncTask的時間，儘力做到分時，或者保證數量不會大於5個，否則就可能遇到上面提到的問題。要不然就只能使用JavaSE中的API了。

Android 3.0以後，也即SDK/API 11和以後的版本
可能是Google意識到了AsyncTask的局限性了，從Android 3.0開始對AsyncTask的API做出了一些調整：
1.#execute()提交的任務，按先後順序每次只運行一個
也就是說它是按提交的次序，每次只啟動一個線程執行一個任務，完成之後再執行第二個任務，也就是相當於只有一個後台線程在執行所提交的任務(Executors.newSingleThreadPool())。

2.新增了介面#executeOnExecutor()
這個介面允許開發人員提供自訂的線程池來運行和調度Thread，如果你想讓所有的任務都能並發同時運行，那就建立一個沒有限制的線程池(Executors.newCachedThreadPool())，並提供給AsyncTask。這樣這個AsyncTask執行個體就有了自己的線程池而不必使用AsyncTask預設的。
3.新增了二個預定義的線程池SERIAL_EXECUTOR和THREAD_POOL_EXECUTOR
其實THREAD_POOL_EXECUTOR並不是新增的，之前的就有，只不過之前(Android 2.3)它是AsyncTask私人的，未公開而已。THREAD_POOL_EXECUTOR是一個corePoolSize為5的線程池，也就是說最多隻有5個線程同時運行，超過5個的就要等待。所以如果使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)就跟2.3版本的AsyncTask.execute()效果是一樣的。

而SERIAL_EXECUTOR是新增的，它的作用是保證任務執行的順序，也就是它可以保證提交的任務確實是按照先後順序執行的。它的內部有一個隊列用來儲存所提交的任務，保證當前只運行一個，這樣就可以保證任務是完全按照順序執行的，預設的execute()使用的就是這個，也就是executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR)與execute()是一樣的。
前面問題的解法
瞭解了AsyncTask的內幕就知道了前面問題的原因：因為是4.0平台，所以所有的AsyncTask並不都會運行在單獨的線程中，而是被SERIAL_EXECUTOR順序的使用線程執行。因為應用中可能還有其他地方使用AsyncTask，所以到網路取圖片的AsyncTask也許會等待到其他任務都完成時才得以執行而不是調用executor()之後馬上執行。
那麼解決方案其實很簡單，要麼直接使用Thread，要麼建立一個單獨的線程池(Executors.newCachedThreadPool())。或者最簡單的解法就是使用executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR)，這樣起碼不用等到前面的都結束了再執行。
AsyncTask的使用注意事項
前面的文章曾建議使用AsyncTask而不是使用Thread，但是AsyncTask似乎又有它的限制，這就要根據具體的需求情況而選擇合適的工具，No Silver Bullet。下面是一些建議：
•改善你的設計，少用非同步處理
線程的開銷是非常大的，同時非同步處理也容易出錯，難調試，難維護，所以改善你的設計，儘可能的少用非同步。對於一般性的資料庫查詢，少量的I/O操作是沒有必要啟動線程的。
•與主線程有互動時用AsyncTask，否則就用Thread
AsyncTask被設計出來的目的就是為了滿足Android的特殊需求：非主線程不能操作(UI)組件，所以AsyncTask擴充Thread增強了與主線程的互動的能力。如果你的應用沒有與主線程互動，那麼就直接使用Thread就好了。
•當有需要大量線程執行任務時，一定要建立線程池
線程的開銷是非常大的，特別是建立一個新線程，否則就不必設計線程池之類的工具了。當需要大量線程執行任務時，一定要建立線程池，無論是使用AsyncTask還是Thread，因為使用AsyncTask它內部的線程池有數量限制，可能無法滿足需求；使用Thread更是要線程池來管理，避免虛擬機器建立大量的線程。比如從網路上批量下載圖片，你不想一個一個的下，或者5個5個的下載，那麼就建立一個CorePoolSize為10或者20的線程池，每次10個或者20個這樣的下載，即滿足了速度，又不至於耗費無用的效能開銷去無限制的建立線程。
•對於想要立即開始執行的非同步任務，要麼直接使用Thread，要麼單獨建立線程池提供給AsyncTask
預設的AsyncTask不一定會立即執行你的任務，除非你提供給他一個單獨的線程池。如果不與主線程互動，直接建立一個Thread就可以了，雖然建立線程開銷比較大，但如果這不是大量操作就沒有問題。
•Android的開發沒有想像中那樣簡單，要多花心思和時間在代碼上和測試上面，以確信程式是優質的
附上相關資源：
使用自訂的CorePoolSize為7的Executor(Executors.newFixedThreadPool(7))：

使用未設限制的Executor(Executors.newCachedThreadPool())：

這些例子所用的代碼：複製代碼 代碼如下: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);
}
}

複製代碼 代碼如下:<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:paddingLeft="10dip"
android:paddingRight="10dip"
android:orientation="vertical" >
<ListView android:id="@+id/task_list"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:divider="#cccccc"
android:dividerHeight="0.6dip"
android:footerDividersEnabled="true"
android:headerDividersEnabled="true" />
</LinearLayout>

複製代碼 代碼如下:<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<com.hilton.effectiveandroid.os.TaskItem xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="50dip"
android:gravity="center_vertical"
android:layout_gravity="center_vertical"
android:orientation="horizontal" >
<TextView android:id="@+id/task_name"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:textColor="#ffff00"
android:textSize="26sp" />
<ProgressBar android:id="@+id/task_progress"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="15dip"
android:max="100"
style="@android:style/Widget.ProgressBar.Horizontal" />
</com.hilton.effectiveandroid.os.TaskItem >