深入解析AsyncTask

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。

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())。

2. 1. 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。新增了二个预定义的线程池SERIAL_EXECUTOR和THREAD_POOL_EXECUTOR

   2. 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。

   3. 1. 而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))：

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

   5. 

   6. 这些例子所用的代码：

1. [代码]java代码：

   001 public class AsyncTaskDemoActivity extends Activity {
   002     private static int ID = 0;
   003     private static final int TASK_COUNT = 9;
   004     private static ExecutorService SINGLE_TASK_EXECUTOR;
   005     private static ExecutorService LIMITED_TASK_EXECUTOR;
   006     private static ExecutorService FULL_TASK_EXECUTOR;
   007
   008     static {
   009         SINGLE_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newSingleThreadExecutor();
   010         LIMITED_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newFixedThreadPool(7);
   011         FULL_TASK_EXECUTOR = (ExecutorService) Executors.newCachedThreadPool();
   012     };
   013
   014     @Override
   015     public void onCreate(Bundle icicle) {
   016         super.onCreate(icicle);
   017         setContentView(R.layout.asynctask_demo_activity);
   018         String title = "AsyncTask of API " + VERSION.SDK_INT;
   019         setTitle(title);
   020         final ListView taskList = (ListView) findViewById(R.id.task_list);
   021         taskList.setAdapter(new AsyncTaskAdapter(getApplication(), TASK_COUNT));
   022     }
   023
   024     private class AsyncTaskAdapter extends BaseAdapter {
   025         private Context mContext;
   026         private LayoutInflater mFactory;
   027         private int mTaskCount;
   028         List<SimpleAsyncTask> mTaskList;
   029
   030         public AsyncTaskAdapter(Context context, int taskCount) {
   031             mContext = context;
   032             mFactory = LayoutInflater.from(mContext);
   033             mTaskCount = taskCount;
   034             mTaskList = new ArrayList<SimpleAsyncTask>(taskCount);
   035         }
   036
   037         @Override
   038         public int getCount() {
   039             return mTaskCount;
   040         }
   041
   042         @Override
   043         public Object getItem(int position) {
   044             return mTaskList.get(position);
   045         }
   046
   047         @Override
   048         public long getItemId(int position) {
   049             return position;
   050         }
   051
   052         @Override
   053         public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
   054             if (convertView == null) {
   055                 convertView = mFactory.inflate(R.layout.asynctask_demo_item, null);
   056                 SimpleAsyncTask task = new SimpleAsyncTask((TaskItem) convertView);
   057                 /*
   058                  * It only supports five tasks at most. More tasks will be scheduled only after
   059                  * first five finish. In all, the pool size of AsyncTask is 5, at any time it only
   060                  * has 5 threads running.
   061                  */
   062 //                task.execute();
   063                 // use AsyncTask#SERIAL_EXECUTOR is the same to #execute();
   064 //                task.executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR);
   065                 // use AsyncTask#THREAD_POOL_EXECUTOR is the same to older version #execute() (less than API 11)
   066                 // but different from newer version of #execute()
   067 //                task.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR);
   068                 // one by one, same to newer version of #execute()
   069 //                task.executeOnExecutor(SINGLE_TASK_EXECUTOR);
   070                 // execute tasks at some limit which can be customized
   071 //                task.executeOnExecutor(LIMITED_TASK_EXECUTOR);
   072                 // no limit to thread pool size, all tasks run simultaneously
   073                 task.executeOnExecutor(FULL_TASK_EXECUTOR);
   074
   075                 mTaskList.add(task);
   076             }
   077             return convertView;
   078         }
   079     }
   080
   081     private class SimpleAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void> {
   082         private TaskItem mTaskItem;
   083         private String mName;
   084
   085         public SimpleAsyncTask(TaskItem item) {
   086             mTaskItem = item;
   087             mName = "Task #" + String.valueOf(++ID);
   088         }
   089
   090         @Override
   091         protected Void doInBackground(Void... params) {
   092             int prog = 1;
   093             while (prog < 101) {
   094                 SystemClock.sleep(100);
   095                 publishProgress(prog);
   096                 prog++;
   097             }
   098             return null;
   099         }
   100
   101         @Override
   102         protected void onPostExecute(Void result) {
   103         }
   104
   105         @Override
   106         protected void onPreExecute() {
   107             mTaskItem.setTitle(mName);
   108         }
   109
   110         @Override
   111         protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
   112             mTaskItem.setProgress(values[0]);
   113         }
   114     }
   115 }
   116
   117 class TaskItem extends LinearLayout {
   118     private TextView mTitle;
   119     private ProgressBar mProgress;
   120
   121     public TaskItem(Context context, AttributeSet attrs) {
   122         super(context, attrs);
   123     }
   124
   125     public TaskItem(Context context) {
   126         super(context);
   127     }
   128
   129     public void setTitle(String title) {
   130         if (mTitle == null) {
   131             mTitle = (TextView) findViewById(R.id.task_name);
   132         }
   133         mTitle.setText(title);
   134     }
   135
   136     public void setProgress(int prog) {
   137         if (mProgress == null) {
   138             mProgress = (ProgressBar) findViewById(R.id.task_progress);
   139         }
   140         mProgress.setProgress(prog);
   141     }
   142 }
   143
   144 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
   145 <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
   146     android:layout_width="match_parent"
   147     android:layout_height="match_parent"
   148     android:paddingLeft="10dip"
   149     android:paddingRight="10dip"
   150     android:orientation="vertical" >
   151     <ListView android:id="@+id/task_list"
   152         android:layout_width="fill_parent"
   153         android:layout_height="wrap_content"
   154         android:divider="#cccccc"
   155         android:dividerHeight="0.6dip"
   156         android:footerDividersEnabled="true"
   157         android:headerDividersEnabled="true" />
   158 </LinearLayout>

   
   

1. [代码]java代码：

   01 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
   02 <com.hilton.effectiveandroid.os.TaskItem xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
   03     android:layout_width="match_parent"
   04     android:layout_height="50dip"
   05     android:gravity="center_vertical"
   06     android:layout_gravity="center_vertical"
   07     android:orientation="horizontal" >
   08     <TextView android:id="@+id/task_name"
   09         android:layout_width="wrap_content"
   10         android:layout_height="wrap_content"
   11         android:textColor="#ffff00"
   12         android:textSize="26sp" />
   13     <ProgressBar android:id="@+id/task_progress"
   14         android:layout_width="fill_parent"
   15         android:layout_height="15dip"
   16         android:max="100"
   17         style="@android:style/Widget.ProgressBar.Horizontal" />
   18 </com.hilton.effectiveandroid.os.TaskItem >