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本篇隨筆將講解一下Android的多執行緒的知識，以及如何通過AsyncTask機制來實現執行緒之間的通訊。
一、Android當中的多執行緒
在Android當中，當一個應用程式的元件啟動的時候，並且沒有其他的應用程式元件在執行時，Android系統就會為該應用程式元件開闢一個新的執行緒來執行。預設的情況下，在一個相同Android應用程式當中，其裡面的元件都是執行在同一個執行緒裡面的，這個執行緒我們稱之為Main執行緒。當我們通過某個元件來啟動另一個元件的時候，這個時候預設都是在同一個執行緒當中完成的。當然，我們可以自己來管理我們的Android應用的執行緒，我們可以根據我們自己的需要來給應用程式建立額外的執行緒。
二、Main Thread 和 Worker Thread
在Android當中，通常將執行緒分為兩種，一種叫做Main Thread，除了Main Thread之外的執行緒都可稱為Worker Thread。
當一個應用程式執行的時候，Android作業系統就會給該應用程式啟動一個執行緒，這個執行緒就是我們的Main Thread，這個執行緒非常的重要，它主要用來載入我們的UI介面，完成系統和我們使用者之間的互動，並將互動後的結果又展示給我們使用者，所以Main Thread又被稱為UI Thread。
Android系統預設不會給我們的應用程式元件建立一個額外的執行緒，所有的這些元件預設都是在同一個執行緒中執行。然而，某些時候當我們的應用程式需要完成一個耗時的操作的時候，例如訪問網路或者是對資料庫進行查詢時，此時我們的UI Thread就會被阻塞。例如，當我們點選一個Button，然後希望其從網路中獲取一些資料，如果此操作在UI Thread當中完成的話，當我們點選Button的時候，UI執行緒就會處於阻塞的狀態，此時，我們的系統不會排程任何其它的事件，更糟糕的是，當我們的整個現場如果阻塞時間超過5秒鐘(官方是這樣說的)，這個時候就會出現 ANR (Application Not Responding)的現象，此時，應用程式會彈出一個框，讓使用者選擇是否退出該程式。對於Android開發來說，出現ANR的現象是絕對不能被允許的。
另外，由於我們的Android UI控制元件是執行緒不安全的，所以我們不能在UI Thread之外的執行緒當中對我們的UI控制元件進行操作。因此在Android的多執行緒程式設計當中，我們有兩條非常重要的原則必須要遵守：
- 絕對不能在UI Thread當中進行耗時的操作，不能阻塞我們的UI Thread
- 不能在UI Thread之外的執行緒當中操縱我們的UI元素
三、如何處理UI Thread 和 Worker Thread之間的通訊
既然在Android當中有兩條重要的原則要遵守，那麼我們可能就有疑問了？我們既不能在主執行緒當中處理耗時的操作，又不能在工作執行緒中來訪問我們的UI控制元件，那麼我們比如從網路中要下載一張圖片，又怎麼能將其更新到UI控制元件上呢？這就關係到了我們的主執行緒和工作執行緒之間的通訊問題了。在Android當中，提供了兩種方式來解決執行緒直接的通訊問題，一種是通過Handler的機制(這種方式在後面的隨筆中將詳細介紹),還有一種就是今天要詳細講解的 AsyncTask 機制。
四、AsyncTask
AsyncTask：非同步任務，從字面上來說，就是在我們的UI主執行緒執行的時候，非同步的完成一些操作。AsyncTask允許我們的執行一個非同步的任務在後臺。我們可以將耗時的操作放在非同步任務當中來執行，並隨時將任務執行的結果返回給我們的UI執行緒來更新我們的UI控制元件。通過AsyncTask我們可以輕鬆的解決多執行緒之間的通訊問題。
怎麼來理解AsyncTask呢？通俗一點來說，AsyncTask就相當於Android給我們提供了一個多執行緒程式設計的一個框架，其介於Thread和Handler之間，我們如果要定義一個AsyncTask，就需要定義一個類來繼承AsyncTask這個抽象類，並實現其唯一的一個 doInBackgroud 抽象方法。要掌握AsyncTask，我們就必須要一個概念，總結起來就是: 3個泛型，4個步驟。
3個泛型指的是什麼呢？我們來看看AsyncTask這個抽象類的定義，當我們定義一個類來繼承AsyncTask這個類的時候，我們需要為其指定3個泛型引數：
AsyncTask <Params, Progress, Result>
- Params: 這個泛型指定的是我們傳遞給非同步任務執行時的引數的型別
- Progress: 這個泛型指定的是我們的非同步任務在執行的時候將執行的進度返回給UI執行緒的引數的型別
- Result: 這個泛型指定的非同步任務執行完後返回給UI執行緒的結果的型別
我們在定義一個類繼承AsyncTask類的時候，必須要指定好這三個泛型的型別，如果都不指定的話，則都將其寫成Void，例如：
AsyncTask <Void, Void, Void>
4個步驟：當我們執行一個非同步任務的時候，其需要按照下面的4個步驟分別執行
- onPreExecute(): 這個方法是在執行非同步任務之前的時候執行，並且是在UI Thread當中執行的，通常我們在這個方法裡做一些UI控制元件的初始化的操作，例如彈出要給ProgressDialog
- doInBackground(Params... params): 在onPreExecute()方法執行完之後，會馬上執行這個方法，這個方法就是來處理非同步任務的方法，Android作業系統會在後臺的執行緒池當中開啟一個worker thread來執行我們的這個方法，所以這個方法是在worker thread當中執行的，這個方法執行完之後就可以將我們的執行結果傳送給我們的最後一個 onPostExecute 方法，在這個方法裡，我們可以從網路當中獲取資料等一些耗時的操作
- onProgressUpdate(Progess... values): 這個方法也是在UI Thread當中執行的，我們在非同步任務執行的時候，有時候需要將執行的進度返回給我們的UI介面，例如下載一張網路圖片，我們需要時刻顯示其下載的進度，就可以使用這個方法來更新我們的進度。這個方法在呼叫之前，我們需要在 doInBackground 方法中呼叫一個 publishProgress(Progress) 的方法來將我們的進度時時刻刻傳遞給 onProgressUpdate 方法來更新
- onPostExecute(Result... result): 當我們的非同步任務執行完之後，就會將結果返回給這個方法，這個方法也是在UI Thread當中呼叫的，我們可以將返回的結果顯示在UI控制元件上
為什麼我們的AsyncTask抽象類只有一個 doInBackground 的抽象方法呢？？原因是，我們如果要做一個非同步任務，我們必須要為其開闢一個新的Thread，讓其完成一些操作，而在完成這個非同步任務時，我可能並不需要彈出要給ProgressDialog，我並不需要隨時更新我的ProgressDialog的進度條，我也並不需要將結果更新給我們的UI介面，所以除了 doInBackground 方法之外的三個方法，都不是必須有的，因此我們必須要實現的方法是 doInBackground 方法。
五、通過AsyncTask來從網路上下載一張圖片
下面我們就通過兩個程式碼示例，來看看如何通過AsyncTask來從網路上下載一張圖片，並更新到我們的ImageView控制元件上。
①下載圖片時，彈出一個ProgressDialog，但是不顯示實時進度
我們來看看佈局檔案：
<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" > <ImageView android:id="@+id/imageView" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="200dp" android:layout_alignParentRight="true" android:layout_alignParentTop="true" android:scaleType="fitCenter"/> <Button android:id="@+id/button" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_below="@+id/imageView" android:layout_centerHorizontal="true" android:layout_marginTop="41dp" android:text="從網路上下載一張圖片" /> </RelativeLayout>
就是很簡單的一個ImageView控制元件和一個Button控制元件，當點選Button控制元件時，彈出一個ProgressDialog，然後開啟一個非同步任務，從網路中下載一張圖片，並更新到我們的ImageView上。這裡還要注意一點，如果我們要使用手機訪問網路，必須還要給其授權才行，在後續的學習當中，將會詳細講解Android當中的授權的知識。我們來看看
AndroidManifest.xml檔案：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.xiaoluo.android_asynctast" android:versionCode="1" android:versionName="1.0" > <uses-sdk android:minSdkVersion="8" android:targetSdkVersion="18" /> <!-- 授權手機能夠訪問網路 --> <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/> <application android:allowBackup="true" android:icon="@drawable/ic_launcher" android:label="@string/app_name" android:theme="@style/AppTheme" > <activity android:name="com.xiaoluo.android_asynctast.MainActivity" android:label="@string/app_name" > <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> </intent-filter> </activity> </application> </manifest>
接下來我們來看看我們的Activity程式碼：
public class MainActivity extends Activity { private Button button; private ImageView imageView; private ProgressDialog progressDialog; private final String IMAGE_PATH = "http://developer.android.com/images/home/kk-hero.jpg"; // private final String IMAGE_PATH2 = "http://ww2.sinaimg.cn/mw690/69c7e018jw1e6hd0vm3pej20fa0a674c.jpg"; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); button = (Button)findViewById(R.id.button); imageView = (ImageView)findViewById(R.id.imageView); // 彈出要給ProgressDialog progressDialog = new ProgressDialog(MainActivity.this); progressDialog.setTitle("提示資訊"); progressDialog.setMessage("正在下載中，請稍後......"); // 設定setCancelable(false); 表示我們不能取消這個彈出框，等下載完成之後再讓彈出框消失 progressDialog.setCancelable(false); // 設定ProgressDialog樣式為圓圈的形式 progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER); button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) {
// 在UI Thread當中例項化AsyncTask物件，並呼叫execute方法 new MyAsyncTask().execute(IMAGE_PATH); } }); } /** * 定義一個類，讓其繼承AsyncTask這個類 * Params: String型別，表示傳遞給非同步任務的引數型別是String，通常指定的是URL路徑 * Progress: Integer型別，進度條的單位通常都是Integer型別 * Result：byte[]型別，表示我們下載好的圖片以位元組陣列返回 * @author xiaoluo * */ public class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, byte[]> { @Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); // 在onPreExecute()中我們讓ProgressDialog顯示出來 progressDialog.show(); } @Override protected byte[] doInBackground(String... params) { // 通過Apache的HttpClient來訪問請求網路中的一張圖片 HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient(); HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]); byte[] image = new byte[]{}; try { HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet); HttpEntity httpEntity = httpResponse.getEntity(); if(httpEntity != null && httpResponse.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) { image = EntityUtils.toByteArray(httpEntity); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { httpClient.getConnectionManager().shutdown(); } return image; } @Override protected void onProgressUpdate(Integer... values) { super.onProgressUpdate(values); } @Override protected void onPostExecute(byte[] result) { super.onPostExecute(result); // 將doInBackground方法返回的byte[]解碼成要給Bitmap Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length); // 更新我們的ImageView控制元件 imageView.setImageBitmap(bitmap); // 使ProgressDialog框消失 progressDialog.dismiss(); } } @Override public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu); return true; } }
我們來看看效果圖：
②帶有進度條更新的下載一張網路圖片
下面這個程式碼示例，將會在下載圖片的時候，顯示進度條的更新，配置檔案都不變，我們來看看Activity程式碼：
public class MainActivity extends Activity { private Button button; private ImageView imageView; private ProgressDialog progressDialog; private final String IMAGE_PATH = "http://developer.android.com/images/home/kk-hero.jpg"; // private final String IMAGE_PATH2 = "http://ww2.sinaimg.cn/mw690/69c7e018jw1e6hd0vm3pej20fa0a674c.jpg"; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); button = (Button)findViewById(R.id.button); imageView = (ImageView)findViewById(R.id.imageView); // 彈出要給ProgressDialog progressDialog = new ProgressDialog(MainActivity.this); progressDialog.setTitle("提示資訊"); progressDialog.setMessage("正在下載中，請稍後......"); // 設定setCancelable(false); 表示我們不能取消這個彈出框，等下載完成之後再讓彈出框消失 progressDialog.setCancelable(false); // 設定ProgressDialog樣式為水平的樣式 progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL); button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { new MyAsyncTask().execute(IMAGE_PATH); } }); } /** * 定義一個類，讓其繼承AsyncTask這個類 * Params: String型別，表示傳遞給非同步任務的引數型別是String，通常指定的是URL路徑 * Progress: Integer型別，進度條的單位通常都是Integer型別 * Result：byte[]型別，表示我們下載好的圖片以位元組陣列返回 * @author xiaoluo * */ public class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, byte[]> { @Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); // 在onPreExecute()中我們讓ProgressDialog顯示出來 progressDialog.show(); } @Override protected byte[] doInBackground(String... params) { // 通過Apache的HttpClient來訪問請求網路中的一張圖片 HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient(); HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]); byte[] image = new byte[]{}; try { HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpGet); HttpEntity httpEntity = httpResponse.getEntity(); InputStream inputStream = null; ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); if(httpEntity != null && httpResponse.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) { // 得到檔案的總長度 long file_length = httpEntity.getContentLength(); // 每次讀取後累加的長度 long total_length = 0; int length = 0; // 每次讀取1024個位元組 byte[] data = new byte[1024]; inputStream = httpEntity.getContent(); while(-1 != (length = inputStream.read(data))) { // 每讀一次，就將total_length累加起來 total_length += length; // 邊讀邊寫到ByteArrayOutputStream當中 byteArrayOutputStream.write(data, 0, length); // 得到當前圖片下載的進度 int progress = ((int)(total_length/(float)file_length) * 100); // 時刻將當前進度更新給onProgressUpdate方法 publishProgress(progress); } } image = byteArrayOutputStream.toByteArray(); inputStream.close(); byteArrayOutputStream.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { httpClient.getConnectionManager().shutdown(); } return image; } @Override protected void onProgressUpdate(Integer... values) { super.onProgressUpdate(values); // 更新ProgressDialog的進度條 progressDialog.setProgress(values[0]); } @Override protected void onPostExecute(byte[] result) { super.onPostExecute(result); // 將doInBackground方法返回的byte[]解碼成要給Bitmap Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(result, 0, result.length); // 更新我們的ImageView控制元件 imageView.setImageBitmap(bitmap); // 使ProgressDialog框消失 progressDialog.dismiss(); } } @Override public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu); return true; } }
我們來看看效果圖：
這樣我們就能夠通過AsyncTask來實現從網路中下載一張圖片，然後將其更新到UI控制元件中，並時時刻刻的更新當前的進度這個功能了。
六、AsyncTask的重要知識點
在上面兩節已經詳細講解了AsyncTask的工作原理了，這裡我們還要補充一下AsyncTask的一些其他知識點：
1.Cancelling a Task
我們可以在任何時刻來取消我們的非同步任務的執行，通過呼叫 cancel(boolean)方法，呼叫完這個方法後系統會隨後呼叫 isCancelled() 方法並且返回true。如果呼叫了這個方法，那麼在 doInBackgroud() 方法執行完之後，就不會呼叫 onPostExecute() 方法了，取而代之的是呼叫 onCancelled() 方法。為了確保Task已經被取消了，我們需要經常呼叫 isCancelled() 方法來判斷，如果有必要的話。
2.在使用AsyncTask做非同步任務的時候必須要遵循的原則：
- AsyncTask類必須在UI Thread當中載入，在Android Jelly_Bean版本後這些都是自動完成的
- AsyncTask的物件必須在UI Thread當中例項化
- execute方法必須在UI Thread當中呼叫
- 不要手動的去呼叫AsyncTask的onPreExecute, doInBackground, publishProgress, onProgressUpdate, onPostExecute方法，這些都是由Android系統自動呼叫的
- AsyncTask任務只能被執行一次
到此，有關AsyncTask的總結就到此為止了，本篇隨筆主要講解了Android中的多執行緒知識，並且詳細地講解了 AsyncTask 非同步任務的概念和實現機制，並通過例項來了解 AsyncTask 的執行過程，最後還補充了 AsyncTask 的一些重要知識點，包括如何取消一個 AsyncTask 以及，我們在使用 AsyncTask 時所必須遵循的規則。