使用AsyncTask异步更新UI界面及原理

源码放在github上，地址：https://github.com/jimiy/asynctask_example.git

概述： AsyncTask是在Android SDK 1.5之后推出的一个方便编写后台线程与UI线程交互的辅助类。AsyncTask的内部实现是一个线程池，所有提交的异步任务都会在这个线程池中的工作线程内执行，当工作线程需要跟UI线程交互时，工作线程会通过向在UI线程创建的Handler传递消息的方式，调用相关的回调函数，从而实现UI界面的更新。

AsyncTask抽象出后台线程运行的五个状态，分别是：

1、准备运行，2、正在后台运行，3、进度更新，4、完成后台任务，5、取消任务

对于这五个阶段，AsyncTask提供了五个回调函数：
1、准备运行：onPreExecute(),该回调函数在任务被执行之后立即由UI线程调用。这个步骤通常用来建立任务，在用户接口（UI）上显示进度条。
2、正在后台运行：doInBackground(Params…),该回调函数由后台线程在onPreExecute()方法执行结束后立即调用。通常在这里执行耗时的后台计算。计算的结果必须由该函数返回，并被传递到onPostExecute()中。在该函数内也可以使用publishProgress(Progress…)来发布一个或多个进度单位(unitsof progress)。这些值将会在onProgressUpdate(Progress…)中被发布到UI线程。
3. 进度更新：onProgressUpdate(Progress…),该函数由UI线程在publishProgress(Progress…)方法调用完后被调用。一般用于动态地显示一个进度条。
4. 完成后台任务：onPostExecute(Result),当后台计算结束后调用。后台计算的结果会被作为参数传递给这一函数。
5、取消任务：onCancelled ()，在调用AsyncTask的cancel()方法时调用

AsyncTask的构造函数有三个模板参数：
1.Params，传递给后台任务的参数类型。
2.Progress，后台计算执行过程中，进步单位（progress　units）的类型。（就是后台程序已经执行了百分之几了。）
3.Result， 后台执行返回的结果的类型。
AsyncTask并不总是需要使用上面的全部3种类型。标识不使用的类型很简单，只需要使用Void类型即可。

例子：从网络上下载图片，下载完成后在UI界面上显示出来，并会模拟下载进度更新。
AsyncTaskActivity.java

package com.szy.demo;

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 android.app.Activity;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;
import android.widget.ProgressBar;
import android.widget.Toast;

public class AsyncTaskActivity extends Activity
{

 private ImageView mImageView;
 private Button mBtnDownload;
 private ProgressBar mProgressBar;

 @Override
 public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
 {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.main);

  mImageView = (ImageView) findViewById(R.id.imageView);
  mBtnDownload = (Button) findViewById(R.id.btnDownload);
  mProgressBar = (ProgressBar)findViewById(R.id.progressBar);
  mBtnDownload.setOnClickListener(new OnClickListener()
  {
   @Override
   public void onClick(View v)
   {
    GetImageTask task = new GetImageTask();
    task.execute("http://www.baidu.com/img/baidu_sylogo1.gif");
   }
  });
 }

 class GetImageTask extends AsyncTask<String, Integer, Bitmap>
 {
  /**
   * 处理后台执行的任务，在后台线程执行
   */
  @Override
  protected Bitmap doInBackground(String... params)
  {
   publishProgress(0);//  publicProcess会去调用onProgressUpdate 将会调用onProgressUpdate(Integer... progress)方法
   HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
   publishProgress(30);
   HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]);// 获取csdn的logo
   final Bitmap bitmap;
   try
   {
    HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet);
    //获取返回图片  [通过bitmapFactory解析图片流]
    bitmap = BitmapFactory.decodeStream(httpResponse.getEntity().getContent());
   } catch (Exception e)
   {

    return null;
   }
   publishProgress(100);
   return bitmap;
  }

  /**
   * 在调用publishProgress之后被调用，在UI线程执行
   */
  protected void onProgressUpdate(Integer... progress)
  {
   mProgressBar.setProgress(progress[0]);// 更新进度条的进度
  }

  /**
   * 后台任务执行完之后被调用，在UI线程执行
   */
  protected void onPostExecute(Bitmap result)
  {
   if (result != null)
   {
    Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "成功获取图片", Toast.LENGTH_LONG).show();
    mImageView.setImageBitmap(result);
   } else
   {
    Toast.makeText(AsyncTaskActivity.this, "获取图片失败", Toast.LENGTH_LONG).show();
   }
  }

  /**
   * 在 doInBackground(Params...)之前被调用，在UI线程执行
   */
  protected void onPreExecute()
  {
   mImageView.setImageBitmap(null);
   mProgressBar.setProgress(0);// 进度条复位
  }

  /**
   * 在UI线程执行
   */
  protected void onCancelled()
  {
   mProgressBar.setProgress(0);// 进度条复位
  }
 }

}

Activity布局文件main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
 android:orientation="vertical"
 android:layout_width="fill_parent"
 android:layout_height="fill_parent">
 <ProgressBar
  android:id="@+id/progressBar"
  android:layout_width="fill_parent"
  android:layout_height="wrap_content"
  style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"></ProgressBar>
 <Button
  android:id="@+id/btnDownload"
  android:layout_width="wrap_content"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:text="下载图片"/>
 <ImageView
  android:id="@+id/imageView"
  android:layout_height="wrap_content"
  android:layout_width="wrap_content" />
</LinearLayout>

运行效果：

AsyncTask的实现原理
在分析实现流程之前，我们先了解一下AsyncTask有哪些成员变量

private static final int CORE_POOL_SIZE =5;//5个核心工作线程
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;//最多128个工作线程
private static final int KEEP_ALIVE = 1;//空闲线程的超时时间为1秒
private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);//等待队列
private static final ThreadPoolExecutorsExecutor = new
      ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,
            MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS,
            sWorkQueue,sThreadFactory);//线程池是静态变量，所有的异步任务都会放到这个线程池的工作线程内执行。

当点击“下载图片”按钮之后会新建一个GetImageTask对象：

GetImageTask task = new GetImageTask();

此时会调用父类AsyncTask的构造函数：
AsyncTask.java

public AsyncTask()
{
 mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>()
 {
  public Result call() throws Exception
  {
   Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
   return doInBackground(mParams);
  }
 };

 mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker)
 {
  @Override
  protected void done()
  {
   Message message;
   Result result = null;
   try
   {
    result = get();
   } catch (InterruptedException e)
   {
    android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
   } catch (ExecutionException e)
   {
    throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()", e.getCause());
   } catch (CancellationException e)
   {
    message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_CANCEL, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, (Result[]) null));
    message.sendToTarget();// 取消任务，发送MESSAGE_POST_CANCEL消息
    return;
   } catch (Throwable t)
   {
    throw new RuntimeException("An error occured while executing " + "doInBackground()", t);
   }

   message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT, new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));// 完成任务，发送MESSAGE_POST_RESULT消息并传递result对象
   message.sendToTarget();
  }
 };
}

WorkerRunnable类实现了callable接口的call()方法，该函数会调用我们在AsyncTask子类中实现的doInBackground(mParams)方法，由此可见，WorkerRunnable封装了我们要执行的异步任务。FutureTask中的protected void done() {}方法实现了异步任务状态改变后的操作。当异步任务被取消，会向UI线程传递MESSAGE_POST_CANCEL消息，当任务成功执行，会向UI线程传递MESSAGE_POST_RESULT消息，并把执行结果传递到UI线程。 由此可知，AsyncTask在构造的时候已经定义好要异步执行的方法doInBackground(mParams)和任务状态变化后的操作（包括失败和成功）。 当创建完GetImageTask对象后，执行
1 task.execute(“http://www.baidu.com/img/baidu_sylogo1.gif“);

此时会调用AsyncTask的execute(Params…params)方法 AsyncTask.java

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params)
{
 if (mStatus != Status.PENDING)
 {
  switch (mStatus)
  {
  case RUNNING:
   throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskis already running.");
  case FINISHED:
   throw newIllegalStateException("Cannot execute task:" + " the taskhas already been executed " + "(a task canbe executed only once)");
  }
 }
 mStatus = Status.RUNNING;
 onPreExecute();// 运行在ui线程，在提交任务到线程池之前执行
 mWorker.mParams = params;
 sExecutor.execute(mFuture);// 提交任务到线程池
 return this;
}

当任务正在执行或者已经完成，会抛出IllegalStateException，由此可知我们不能够重复调用execute(Params…params)方法。在提交任务到线程池之前，调用了onPreExecute()方法。然后才执行sExecutor.execute(mFuture)是任务提交到线程池。
前面我们说到，当任务的状态发生改变时（1、执行成功2、取消执行3、进度更新），工作线程会向UI线程的Handler传递消息，Handler要处理其他线程传递过来的消息。在AsyncTask中，InternalHandler是在UI线程上创建的，它接收来自工作线程的消息，实现代码如下：
AsyncTask.java

private static class InternalHandler extends Handler
{
 @SuppressWarnings({"unchecked","RawUseOfParameterizedType"})
        @Override
        public voidhandleMessage(Message msg) {
            AsyncTaskResult result =(AsyncTaskResult) msg.obj;
            switch (msg.what) {
                caseMESSAGE_POST_RESULT:
                    // There is onlyone result
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);//执行任务成功
                    break;
                caseMESSAGE_POST_PROGRESS:
                   result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);//进度更新
                    break;
                caseMESSAGE_POST_CANCEL:
                    result.mTask.onCancelled();//取消任务
                    break;
            }
        }
}

当接收到消息之后，AsyncTask会调用自身相应的回调方法。

总结：
1、 AsyncTask的本质是一个静态的线程池，AsyncTask派生出的子类可以实现不同的异步任务，这些任务都是提交到静态的线程池中执行。
2、线程池中的工作线程执行doInBackground(mParams)方法执行异步任务 3、当任务状态改变之后，工作线程会向UI线程发送消息，AsyncTask内部的InternalHandler响应这些消息，并调用相关的回调函数