Android异步任务机制之AsyncTask
特别说明：在Android 10.0+中，AsyncTask已经标记为弃用了。
一、什么是AsyncTask？
AsyncTask是Android提供的轻量级（只是代码上轻量一些，而实际上要比handler更耗资源）异步任务类。它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新UI。
AsyncTask 是一个抽象的泛型类，它提供了 Params、Progress 和 Result 这三个泛型参数，其中 Params 表示参数的类型，Progress 表示后台任务的执行进度和类型，而 Result 则表示后台任务的返回结果的类型，如果 AsyncTask 不需要传递具体的参数，那么这三个泛型参数可以用 Void 来代替。
它的出现是为了降低异步通信的开发难度。使用AsyncTask可以忽略Looper、MessageQueue、Handler 等复杂对象，更便捷的完成异步耗时操作。
问题：什么是异步通信？
二、消息机制与AsyncTask
要弄懂Android中的消息通信机制，需要掌握主线程的刷新机制，Thread，Handler，Looper，MessageQueue，Message以及AsyncTask等知识点。
AsyncTask适用于执行较为简单的耗时操作，如倒计时、下载等。我们只需掌握几个方法就可以完成消息通信，降低了消息通信难度。
三、如何使用AsyncTask
掌握AsyncTask的基本概念后，就是学习它的使用了。
它的使用有以下步骤：
1.新建内部类继承AsyncTask 。
2.定义AsyncTask的三种泛型参数。
3.重写方法。
4.在需要启动的地方调用execute方法。
AsyncTask的泛型参数说明：
Params：启动任务执行的输入参数
Progress：后台任务执行的百分比
Result：后台执行任务最终返回的结果
AsyncTask常用方法介绍
| AsyncTask常用方法 | 调用时机 | 方法说明 |
|---|---|---|
| onPreExecute | 异步任务开始执行时，系统最先调用此方法。 | 此方法运行在主线程中，可以对控件进行初始化等操作。 |
| dolnBackground | 执行完onPreExecute方法后，系统执行此方法 | 此方法运行在子线程中，比较耗时的操作放在此方法中执行。 |
| onProgressUpdate | 触发此方法，需要在dolnBackground中使用publishProgress方法。 | 此方法运行在主线程中，可以修改控件状态，例如: 显示当前进度，适用于下载或扫描这类需要实时显示进度的需求。 |
| onPostExecute | 当异步任务执行完成后，系统会调用此方法。 | 此方法运行在主线程中，可以修改控件状态，例如: 下载完成。 |
| publishProgress | 在doInBackground中使用。 | 用于触发onProgressUpdate方法。 |
注：onPreExecute()、onProgressUpdate(Integer... values)、
onPostExecute(String s)这三个方法都是运行在主线程的，因此可以在里面进行UI更新。
下面看一个 倒计时 Demo：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private EditText et;
private TextView tv;
private Button bt;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
et = findViewById(R.id.et);
tv = findViewById(R.id.tv);
bt = findViewById(R.id.bt);
bt.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
int time = 0;
try {
time = Integer.parseInt(et.getText().toString());
}catch (Exception e){
Toast.makeText(MainActivity.this,"请输入正确的数字",Toast.LENGTH_SHORT).show();
return;
}
new MyTask().execute(time);
}
});
}
class MyTask extends AsyncTask<Integer,Integer,String>{
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
}
@Override
protected String doInBackground(Integer... integers) {
for (int i = integers[0]; i > 0; i--){
try {
publishProgress(i);
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return "计时结束";
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
tv.setText(values[0]+"");
}
@Override
protected void onPostExecute(String s) {
super.onPostExecute(s);
tv.setText(s);
}
}
}
new MyTask().execute(time);
最终会把time作为参数传给doInBackground(Integer... integers)
doInBackground方法的返回值会作为参数传给onPostExecute。
ok，再使用AsyncTask做一个进度条：
public class SecondActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
private Button btn1,btn2;
private ProgressBar pro1,pro2;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_second);
btn1 = findViewById(R.id.bt1);
btn2 = findViewById(R.id.bt2);
pro1 = findViewById(R.id.pr1);
pro2 = findViewById(R.id.pr2);
btn1 .setOnClickListener(this);
btn2 .setOnClickListener(this);
}
@Override
public void onClick(View view) {
switch (view.getId()){
case R.id.bt1:
DownloadTask d1= new DownloadTask();
d1.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,1);
btn1.setText("正在下载");
btn1.setEnabled(false);
break;
case R.id.bt2:
DownloadTask d2= new DownloadTask();
d2.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,2);
btn2.setText("正在下载");
btn2.setEnabled(false);
break;
default:
break;
}
}
private class DownloadTask extends AsyncTask<Integer,Integer,Integer> {
@Override
protected Integer doInBackground(Integer... integers) {
for (int i = 1; i <= 10; i++){
try {
Thread.sleep(1000);
publishProgress(i * 10,integers[0]);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return integers[0];
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
switch (values[1]){
case 1:
pro1.setProgress(values[0]);
break;
case 2:
pro2.setProgress(values[0]);
break;
default:
break;
}
}
@Override
protected void onPostExecute(Integer integer) {
super.onPostExecute(integer);
switch (integer){
case 1:
btn1.setText("下载完成");
btn1.setEnabled(false);
break;
case 2:
btn2.setText("下载完成");
btn2.setEnabled(false);
break;
default:
break;
}
}
}
}
五、AsyncTask和Handle的简单对比
1、Handler和AsyncTask的执行过程
Handler和AsyncTask的执行过程
和Handle相比，AsyncTask的执行过程更加简单。
2、AsyncTask和Handle的优缺点
AsyncTask使用的优点是简单,快捷,过程可控。使用的缺点是在使用多个异步操作和并需要进行UI变更时,就会变得复杂起来。
Handler使用的优点是结构清晰，功能定义明确,对于多个后台任务时，简单，清晰。使用的缺点是在单个后台异步处理时，显得代码过多，结构过于复杂。
所以在数据简单时使用AsyncTask，数据量多且复杂就使用handler。
六、线程池
关于线程池
AsyncTask 对应的线程池 ThreadPoolExecutor 都是进程范围内共享的，且都是 static 的，所以是 Asynctask 控制着进程范围内所有的子类实例。由于这个限制的存在，当使用默认线程池时，如果线程数超过线程池的最大容量，线程池就会爆掉(3.0 后默认串行执行，不会出现个问题)。针对这种情况，可以尝试自定义线程池，配合 Asynctask 使用。
关于默认线程池
AsyncTask里面线程池是一个核心线程数为CPU + 1，最大线程数为CPU * 2 + 1， 工作队列长度为 128 的线程池，线程等待队列的最大等待数为 28，但是可以自定义线程池。线程池是由 AsyncTask 来处理的，线程池允许 tasks 并行运行，需要注意的是并发情况下数据的一致性问题，新数据可能会被老数据覆盖掉。所以希望 tasks 能够串行运行的话，使用 SERIAL_EXECUTOR。
七、AsyncTask在不同的SDK版本中的区别
调用 AsyncTask 的 execute 方法不能立即执行程序的原因及改善方案通过查阅官方文档发现，AsyncTask 首次引入时，异步任务是在一个独立的线程中顺序的执 行，也就是说一次只执行一个任务，不能并行的执行，从 1.6 开始，AsyncTask 引入了线程池，支持同时执行 5 个异步任务，也就是说只能有 5 个线程运行，超过的线程只能等待，等待前面的线程直到某个执行完了才被调度和运行。换句话说， 如果进程中的 AsyncTask 实例个数超过 5 个，那么假如前 5 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，那么只能放弃使用 AsyncTask，自己创建线程池来管理 Thread。不得不说，虽然 AsyncTask 较 Thread 使用起来方便，但是它最多只能同时运行 5 个线程，这也大大局限了它的作用，你必须要小心设计你的应用，错开使用 AsyncTask 时间，尽力做到分时，或者保证数量不会大于 5 个，否在就会遇到上面提到的问题。可能是 Google 意识到了 AsynTask 的局限性了，从 Android 3.0 开始对 AsyncTask 的 API 做出了一些调整：每次只启动一个线程执行一个任务，完了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。
八、一些问题
1）AsyncTask不与任何组件绑定生命周期
很多开发者会认为一个在 Activity 中创建的 AsyncTask 会随着 Activity 的销毁而销毁。然而事实并非如此。AsynTask 会一直执行，直到 doInBackground()方法执行完毕，然后，如果 cancel(boolean)被调用,那么 onCancelled(Result result) 方法会被执行；否则，执行 onPostExecute(Result result)方法。如果我们的 Activity 销毁之前，没有取消 AsyncTask，这有可能让我们的应用崩溃(crash)。因为它想要处理的 view 已经不存在了。所以，我们是必须确保在销毁活动之前取消任务。 总之，我们使用 AsyncTask 需要确保 AsyncTask 正确的取消。
2）串行或者并行的执行异步任务
在 Android1.6 之前的版本，AsyncTask 是串行的，在 1.6 之后的版本，采用线程池处理并行任务，但是从 Android 3.0 开始，为了避免 AsyncTask 所带来的并发错误，又采用一个线程来串行执行任务。可以使用 executeOnExecutor()方法来并行地执行任务。
串行：Execute()，使用execute()方法启动的进度条一个结束后才能启动另一个进度条
并行：ExecuteOnExecuter()，同一时间只能启动五个线程，使用executeOnExecuter()启动的进度条同时下载
可以在第二个demo中，取消注释观察区别。
3）内存泄漏
如果AsyncTask被声明为Activity的非静态的内部类，那么AsyncTask会保留一个对创建了AsyncTask的Activity的引用。如果Activity已经被销毁，AsyncTask的后台线程还在执行，它将继续在内存里保留这个引用，导致Activity无法被回收，引起内存泄露。
4）结果丢失
屏幕旋转或Activity在后台被系统杀掉等情况会导致Activity的重新创建，之前运行的AsyncTask会持有一个之前Activity的引用，这个引用已经无效，这时调用onPostExecute()再去更新界面将不再生效。
九、AsyncTask原理
- AsyncTask 中有两个线程池（ SerialExecutor 和 THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个 Handler（InternalHandler），其中线程池 SerialExecutor 用于任务 的排队， 而线程池 THREAD_POOL_EXECUTOR 用于真正地执行任务，InternalHandler 用于将执行环境从线程池切换到主线程。
- sHandler 是一个静态的 Handler 对象，为了能够将执行环境切换到主线程，这就要求 sHandler 这个对象必须在主线程创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，因此这就变相要求 AsyncTask 的类必须在主线程中加载，否则同一个进程中的 AsyncTask 都将无法正常工作。
参考：
1、https://blog.csdn.net/yixingling/article/details/79517048，demo和带水印图片均来源于此，在他的demo上，做了一些自己的改动和思考。
2、https://blog.csdn.net/qq_37321098/article/details/81625580
