Android 多线程----AsyncTask异步任务详解

夙愿已清 提交于 2020-02-29 08:48:04

 

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文章来源:http://www.cnblogs.com/smyhvae/p/3866570.html

 

【正文】

本文将讲解一下Android的多线程的知识,以及如何通过AsyncTask机制来实现线程之间的通信。

一、Android当中的多线程:

在Android当中,当一个应用程序的组件启动的时候,并且没有其他的应用程序组件在运行时,Android系统就会为该应用程序组件开辟一个新的线程来执行。默认的情况下,在一个相同Android应用程序当中,里面的组件都是运行在同一个线程里的,这个线程称之为Main线程。当我们通过某个组件来启动另一个组件的时候,这个时候默认都是在同一个线程当中完成的。当然,我们可以自己来管理我们的Android应用的线程,我们可以根据我们自己的需要来给应用程序创建额外的线程。

二、Main Thread 和 Worker Thread:

在Android当中,通常将线程分为两种,一种叫做Main Thread,除了Main Thread之外的线程都可称为Worker Thread。

当一个应用程序运行的时候,Android操作系统就会给该应用程序启动一个线程,这个线程就是我们的Main Thread,这个线程非常重要,它主要用来加载UI界面,完成系统和用户之间的交互,并将交互后的结果又展示给用户,所以Main Thread又被称为UI Thread。

Android系统默认不会给应用程序组件创建一个额外的线程,所有的这些组件默认都是在同一个线程中运行。然而,某些时候当我们的应用程序需要完成一个耗时操作的时候(如访问网络或者是对数据库进行查询),此时UI Thread就会被阻塞。例如,当我们点击一个Button,然后希望其从网络中获取一些数据,如果此操作在UI Thread当中完成的话,UI线程就会处于阻塞的状态,此时,我们的系统不会调度任何其它的事件,更糟糕的是,当我们的整个现场如果阻塞时间超过5秒钟(官方描述),这个时候就会出现 著名的ANR (Application Not Responding)的问题,此时,应用程序会弹出一个框,让用户选择是否退出该程序。对于Android开发来说,出现ANR的现象是绝对不能被允许的。

另外,由于Android UI控件不是线程安全的,所以我们不能在UI Thread之外的线程当中对UI控件进行操作。因此在Android的多线程编程当中,有两条非常重要的原则必须遵守:

  • 不能在UI Thread当中进行耗时操作,以免阻塞UI Thread
  • 不能在UI Thread之外的线程当中操纵UI元素

 三、如何处理UI Thread 和 Worker Thread之间的通信:

我们既不能在主线程当中处理耗时的操作,又不能在工作线程中来访问我们的UI控件,那么我们比如从网络中要下载一张图片,又怎么能将其更新到UI控件上呢?这就关系到了主线程和工作线程之间的通信问题了。在Android当中,提供了异步消息处理机制的两种方式来解决线程之间的通信问题,一种是通过Handler的机制(这种方式在后面的博客中将详细介绍),还有一种就是今天要详细讲解的 AsyncTask 机制

四、AsyncTask:

AsyncTask:异步任务,从字面上来说,就是在UI主线程运行的时候,异步完成一些操作。AsyncTask允许我们在后台执行一个异步任务。我们可以将耗时的操作放在异步任务当中来执行,并随时将任务执行的结果返回给UI线程来更新UI控件。通过AsyncTask我们可以轻松解决多线程之间的通信问题。

怎么来理解AsyncTask呢?通俗来说,AsyncTask就相当于Android给我们提供了一个多线程编程的一个框架,其介于Thread和Handler之间,我们如果要定义一个AsyncTask,就需要定义一个类来继承AsyncTask这个抽象类,并实现其唯一的一个 doInBackgroud 抽象方法。

要掌握AsyncTask,我们就必须要一个概念,总结起来就是: 3个泛型,4个步骤

我们来看看AsyncTask这个抽象类的定义,当我们定义一个类来继承AsyncTask这个类的时候,需要为其指定3个泛型参数:

AsyncTask <Params, Progress, Result>
  • Params: 指定的是我们传递给异步任务执行时的参数的类型
  • Progress: 指定的是我们的异步任务在执行的时候将执行的进度返回给UI线程的参数的类型
  • Result: 指定的是异步任务执行完后返回给UI线程的结果的类型

 我们在定义一个类继承AsyncTask类的时候,必须指定好这三个泛型的类型,如果都不指定的话,则都将其写成Void,例如:

AsyncTask <Void, Void, Void>

4个步骤:当我们执行一个异步任务时,需要按照下面的4个步骤分别执行:

  • onPreExecute(): 这个方法是在执行异步任务之前的时候执行,并且是在UI Thread当中执行的,通常我们在这个方法里做一些UI控件的初始化的操作,例如弹出ProgressDialog
  • doInBackground(Params... params): 在onPreExecute()方法执行完后,会马上执行这个方法,这个方法就是来处理异步任务的方法,Android操作系统会在后台的线程池当中开启一个worker thread来执行这个方法(即在worker thread当中执行),执行完后将执行结果发送给最后一个 onPostExecute 方法,在这个方法里,我们可以从网络当中获取数据等一些耗时的操作
  • onProgressUpdate(Progess... values): 这个方法也是在UI Thread当中执行的,在异步任务执行的时候,有时需要将执行的进度返回给UI界面,例如下载一张网络图片,我们需要时刻显示其下载的进度,就可以使用这个方法来更新进度。这个方法在调用之前,我们需要在 doInBackground 方法中调用一个 publishProgress(Progress) 的方法来将进度时时刻刻传递给 onProgressUpdate 方法来更新
  • onPostExecute(Result... result): 当异步任务执行完之后,就会将结果返回给这个方法,这个方法也是在UI Thread当中调用的,我们可以将返回的结果显示在UI控件上

 为什么AsyncTask抽象类只有一个 doInBackground 的抽象方法呢??原因是,我们如果要做一个异步任务,我们必须要为其开辟一个新的Thread,让其完成一些操作,而在完成这个异步任务时,我可能并不需要弹出ProgressDialog,并不需要随时更新ProgressDialog的进度条,也并不需要将结果更新给UI界面,所以除了 doInBackground 方法之外的三个方法,都不是必须有的,因此必须要实现的方法是 doInBackground 方法。

4个步骤简洁版描述如下:

  第一步:表示任务执行前的操作

  第二步:主要完成耗时操作

  第三步:主要是更新UI操作

  第四步:产生最终结果

以下实例中代表的含义为:

  第一步:显示进度条

  第二步:(此任务必不可少)在后台执行任务,将进度值传给第三步,将结果传给第四步;

  第三步:进度值更新

  第四步:产生最终结果

 

五、【实例】通过AsyncTask来从网络上下载一张图片:

下面通过两个代码示例,来看看如何通过AsyncTask来从网络上下载一张图片,并更新到ImageView控件上。

在这之前,必须要执行的操作是:添加网络授权。下面的例子将有详细的操作描述。

【实例一】从网络下载图片,弹出一个ProgressDialog,但不显示实时进度:

1、添加网络授权:

因为手机默认不能访问网络,所以首先要在清单文件 AndroidManifest.xml中添加网络授权。

方法如下:

打开AndroidManifest.xml文件,点击"Permissions"按钮,然后点击“Add”:

clip_image002_thumb[1]

弹出对话框后,选择最后一项:Users Permission:

clip_image003_thumb[4]

接着选择其中的Internet选项:

clip_image004_thumb[3]

按Ctrl+S保存即可。

紧接着,我们在清单文件中就能看到对应自动生成的代码:

clip_image005_thumb[1]

 

其实,直接在AndroidManifest.xml文件中添加上这一行代码也是可以的。

2、完整版代码如下:

activity_main.xml的代码:

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context=".MainActivity" >
    <ImageView
        android:id="@+id/imageView1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentTop="true"
        android:layout_centerHorizontal="true" />
    <Button
        android:id="@+id/button1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentBottom="true"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:layout_marginBottom="136dp"
        android:text="下载网络图片" />
</RelativeLayout>

MainActivity.java的代码:

package com.example.downloadimage01;
import org.apache.http.HttpEntity;
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 org.apache.http.util.EntityUtils;
import android.app.Activity;
import android.app.ProgressDialog;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.view.Menu;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;
public class MainActivity extends Activity {
    private ImageView imageView ;
    private Button button ;   
    private ProgressDialog dialog ;
    //来自网络的图片
    private String image_path = "http://imgsrc.baidu.com/forum/pic/item/7c1ed21b0ef41bd51a5ac36451da81cb39db3d10.jpg" ;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        
        //添加弹出的对话框
        dialog = new ProgressDialog(this) ;
        dialog.setTitle("提示") ;
        dialog.setMessage("正在下载图片,请稍后···") ;
        
        imageView = (ImageView)findViewById(R.id.imageView1) ;
        button = (Button)findViewById(R.id.button1) ;
        button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {
            //点击按钮时,执行异步任务的操作
                new DownTask().execute(image_path) ;
            }
        }) ;   //注意,这个地方的分号容易遗忘
    }
    /* 
     * 异步任务执行网络下载图片
     * */
    public class DownTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {
    //上面的方法中,第一个参数:网络图片的路径,第二个参数的包装类:进度的刻度,第三个参数:任务执行的返回结果
        @Override
        //在界面上显示进度条
        protected void onPreExecute() {
            dialog.show() ;
        };
        protected Bitmap doInBackground(String... params) {  //三个点,代表可变参数
            //使用网络链接类HttpClient类完成对网络数据的提取
            HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient() ;
            HttpGet httpget = new HttpGet(params[0]) ;
            Bitmap bitmap = null ;
            try {
                HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpget) ;
                if(httpResponse.getStatusLine().getStatusCode()==200){
                    HttpEntity httpEntity = httpResponse.getEntity() ;
                    byte[] data = EntityUtils.toByteArray(httpEntity);
                    bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length);
                }
            }  catch (Exception e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            return bitmap;
        }
            //主要是更新UI
            @Override
            protected void onPostExecute(Bitmap result) { 
                super.onPostExecute(result);
                imageView.setImageBitmap(result) ;//更新UI
                dialog.dismiss() ;                
            }        
    }
    @Override
    public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
        // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
        getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);
        return true;
    }
    
}

运行后,点击按钮,显示结果如下:
clip_image006_thumb[3]clip_image007_thumb[3]

 

 【实例二】从网络下载图片,弹出能显示进度值的对话框:

注:既然要显示进度值,所以此处的进度条风格要设置为水平。

1、添加网络授权(同上)

2、完整版代码如下:

activity_main.xml的代码和【实例一】中的一样;

MainActivity.java的代码:

  1 package com.example.smyh001downloadimage01;
  2 
  3 import java.io.ByteArrayOutputStream;
  4 import java.io.InputStream;
  5 
  6 import org.apache.http.HttpEntity;
  7 import org.apache.http.HttpResponse;
  8 import org.apache.http.client.HttpClient;
  9 import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
 10 import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;
 11 
 12 import android.app.Activity;
 13 import android.app.ProgressDialog;
 14 import android.graphics.Bitmap;
 15 import android.graphics.BitmapFactory;
 16 import android.os.AsyncTask;
 17 import android.os.Bundle;
 18 import android.view.Menu;
 19 import android.view.View;
 20 import android.view.View.OnClickListener;
 21 import android.widget.Button;
 22 import android.widget.ImageView;
 23 
 24 public class MainActivity extends Activity {
 25 
 26     private ImageView imageView ;
 27     private Button button ;   
 28     private ProgressDialog dialog ;
 29     //来自网络的图片
 30     private String image_path = "http://imgsrc.baidu.com/forum/pic/item/7c1ed21b0ef41bd51a5ac36451da81cb39db3d10.jpg" ;
 31     @Override
 32     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 33         super.onCreate(savedInstanceState);
 34         setContentView(R.layout.activity_main);
 35         
 36         //添加弹出的对话框
 37         dialog = new ProgressDialog(this) ;
 38         dialog.setTitle("提示") ;
 39         dialog.setMessage("正在下载图片,请稍后···") ;
 40         //将进度条设置为水平风格,让其能够显示具体的进度值
 41         dialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL) ;
 42         dialog.setCancelable(false) ; //用了这个方法之后,直到图片下载完成,进度条才会消失(即使在这之前点击了屏幕)
 43         
 44         imageView = (ImageView)findViewById(R.id.imageView1) ;
 45         button = (Button)findViewById(R.id.button1) ;
 46         button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
 47             
 48             @Override
 49             public void onClick(View v) {
 50             //点击按钮时,执行异步任务的操作
 51                 new DownTask().execute(image_path) ;
 52             }
 53         }) ;   //注意,这个地方的分号容易遗忘
 54 
 55     }    
 56 
 57 
 58     /* 
 59      * 异步任务执行网络下载图片
 60      * */
 61     public class DownTask extends AsyncTask<String, Integer, byte[]> {
 62     //上面的方法中,第一个参数:网络图片的路径,第二个参数的包装类:进度的刻度,第三个参数:任务执行的返回结果
 63         @Override
 64         //在界面上显示进度条
 65         protected void onPreExecute() {
 66             dialog.show() ;
 67         };
 68 
 69         protected byte[] doInBackground(String... params) {  //三个点,代表可变参数
 70             //使用网络链接类HttpClient类完成对网络数据的提取,即完成对图片的下载功能
 71             HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient() ;
 72             HttpGet httpget = new HttpGet(params[0]) ;
 73             byte[] result = null ;
 74             ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream() ;
 75             InputStream inputStream = null ;
 76             
 77             try {
 78                 HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpget) ;
 79                 if(httpResponse.getStatusLine().getStatusCode()==200){
 80                     
 81                     HttpEntity httpEntiry = httpResponse.getEntity();
 82                     inputStream = httpEntiry.getContent();
 83                     //    先要获得文件的总长度
 84                     long file_length = httpResponse.getEntity().getContentLength() ;
 85                     int len = 0 ;
 86                     //    每次读取1024个字节
 87                     byte[] data = new byte[1024] ;  
 88                     //    每次读取后累加的长度
 89                     int total_length = 0 ;          
 90                     while ((len = inputStream.read(data))!=-1) {
 91                         //    每读一次,就将total_length累加起来
 92                         total_length+=len ;
 93                         //    得到当前图片下载的进度
 94                         int progress_value = (int) ((total_length / (float)file_length)*100);
 95                         //    时刻将当前进度更新给onProgressUpdate方法
 96                         publishProgress(progress_value) ;
 97                         outputStream.write(data, 0, len);
 98                     }
 99                     //    边读边写到ByteArrayOutputStream当中
100                     result = outputStream.toByteArray();
101                     //bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length) ;
102                 }
103             }  catch (Exception e) {
104                 // TODO Auto-generated catch block
105                 e.printStackTrace();
106             } finally {
107                 httpClient.getConnectionManager().shutdown();
108             }
109             return result;
110         }
111             
112         @Override
113         protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
114             // TODO Auto-generated method stub
115             super.onProgressUpdate(values);
116             //    更新ProgressDialog的进度条
117             dialog.setProgress(values[0]);
118         }
119         
120         //主要是更新UI        
121         @Override
122         protected void onPostExecute(byte[] result) { 
123             super.onPostExecute(result);
124             //    将doInBackground方法返回的byte[]解码成要给Bitmap
125             Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length) ;
126             //    更新我们的ImageView控件
127             imageView.setImageBitmap(bitmap) ;//更新UI
128             //    使ProgressDialog框消失
129             dialog.dismiss() ;    
130         }        
131     }
132 
133     @Override
134     public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
135         // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
136         getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);
137         return true;
138     }
139     
140 }

 

运行后,显示结果如下:

  

【工程文件】

链接:http://pan.baidu.com/s/1dDvhXkt

密码:47ce

 

六、AsyncTask的重要知识点:

明白了AsyncTask的工作原理后,继续补充一下AsyncTask的一些其他知识点:

1、Cancelling a Task

我们可以在任何时刻来取消异步任务的执行,通过调用 cancel(boolean)方法,调用完这个方法后系统会随后调用 isCancelled() 方法并且返回true。如果调用了这个方法,那么在 doInBackgroud() 方法执行完之后,就不会调用 onPostExecute() 方法了,取而代之的是调用 onCancelled() 方法。如果有必要的话,为了确保Task已经被取消了,我们需要经常调用 isCancelled() 方法来判断。

2、在使用AsyncTask做异步任务的时候必须要遵循的原则:

  • AsyncTask类必须在UI Thread当中加载,在Android Jelly_Bean版本后这些都是自动完成的
  • AsyncTask的对象必须在UI Thread当中实例化
  • execute方法必须在UI Thread当中调用
  • 不要手动的去调用AsyncTask的四个方法,这些都是由Android系统自动调用的
  • AsyncTask任务只能被执行一次

 

【总结】

到此,有关AsyncTask的总结就到此为止了,本文主要讲解了Android中的多线程知识,并且详细地讲解了 AsyncTask 异步任务的概念和实现机制,并通过实例来了解 AsyncTask 的执行过程,最后还补充了 AsyncTask 的一些重要知识点,包括如何取消一个 AsyncTask 以及在使用 AsyncTask 时所必须遵循的规则。建议初学者(包括我)在理解这方面的问题时可以多参考官方的API文档。

 

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