深入解析AsyncTask

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實戰技巧：多線程AsyncTask這裏就不重複。

AsyncTask引發的一個問題

上週遇到了一個極其詭異的問題，一個小功能從網絡上下載一個圖片，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，難道不是異步，難道AsyncTask另有內幕？

AsyncTask的內幕

AsyncTask主要有二個部分：一個是與主線各的交互，另一個就是線程的管理調度。雖然可能多個AsyncTask的子類的實例，但是AsyncTask的內部Handler和ThreadPoolExecutor都是進程範圍內共享的，其都是static的，也即屬於類的，類的屬性的作用範圍是CLASSPATH，因爲一個進程一個VM，所以是AsyncTask控制着進程範圍內所有的子類實例。

與主線程交互

與主線程交互是通過Handler來進行的，因爲本文主要探討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

內部會創建一個進程作用域的線程池來管理要運行的任務，也就就是說當你調用了AsyncTask#execute()後，AsyncTask會把任務交給線程池，由線程池來管理創建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實例個數超過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臺線程去執行任務，那麼你只能放棄使用AsyncTask，自己創建線程池來管理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，這也大大侷限了它的實力，你必須要小心的設計你的應用，錯開使用AsyncTask的時間，盡力做到分時，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的侷限性了，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，每次只啓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臺線程在執行所提交的任務(Executors.newSingleThreadPool())。

   
   

2. 新增了接口#executeOnExecutor()

   這個接口允許開發者提供自定義的線程池來運行和調度Thread，如果你想讓所有的任務都能併發同時運行，那就創建一個沒有限制的線程池(Executors.newCachedThreadPool())，並提供給AsyncTask。這樣這個AsyncTask實例就有了自己的線程池而不必使用AsyncTask默認的。

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私有的，未公開而已。THREAD_POOL_EXECUTOR是一個corePoolSize爲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保存所提交的任務，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，默認的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：因爲是4.0平臺，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。因爲應用中可能還有其他地方使用AsyncTask，所以到網絡取圖片的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。

那麼解決方法其實很簡單，要麼直接使用Thread，要麼創建一個單獨的線程池(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，少用異步處理

  線程的開銷是非常大的，同時異步處理也容易出錯，難調試，難維護，所以改善你的設計，儘可能的少用異步。對於一般性的數據庫查詢，少量的I/O操作是沒有必要啓動線程的。

• 與主線程有交互時用AsyncTask，否則就用Thread

  AsyncTask被設計出來的目的就是爲了滿足Android的特殊需求：非主線程不能操作(UI)組件，所以AsyncTask擴展Thread增強了與主線程的交互的能力。如果你的應用沒有與主線程交互，那麼就直接使用Thread就好了。

• 當有需要大量線程執行任務時，一定要創建線程池

  線程的開銷是非常大的，特別是創建一個新線程，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，一定要創建線程池，無論是使用AsyncTask還是Thread，因爲使用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，避免虛擬機創建大量的線程。比如從網絡上批量下載圖片，你不想一個一個的下，或者5個5個的下載，那麼就創建一個CorePoolSize爲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性能開銷去無限制的創建線程。

• 對於想要立即開始執行的異步任務，要麼直接使用Thread，要麼單獨創建線程池提供給AsyncTask

  默認的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。如果不與主線程交互，直接創建一個Thread就可以了，雖然創建線程開銷比較大，但如果這不是批量操作就沒有問題。

• 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，以確信程序是優質的

附上相關資源：

使用自定義的CorePoolSize爲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：

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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<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
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        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
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        android:textSize="26sp" />
    <ProgressBar android:id="@+id/task_progress"
        android:layout_width="fill_parent"
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        style="@android:style/Widget.ProgressBar.Horizontal" />
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