1.AsyncTask
在Android中我们可以通过Thread+Handler实现多线程通信，一种经典的使用场景是：在新线程中进行耗时操作，当任务完成后通过Handler向主线程发送Message，这样主线程的Handler在收到该Message之后就可以进行更新UI的操作。上述场景中需要分别在Thread和Handler中编写代码逻辑，为了使得代码更加统一，我们可以使用AsyncTask类。
AsyncTask是Android提供的一个助手类，它对Thread和Handler进行了封装，方便我们使用。Android之所以提供AsyncTask这个类，就是为了方便我们在后台线程中执行操作，然后将结果发送给主线程，从而在主线程中进行UI更新等操作。在使用AsyncTask时，我们无需关注Thread和Handler，AsyncTask内部会对其进行管理，这样我们就只需要关注于我们的业务逻辑即可。
AsyncTask有四个重要的回调方法，分别是：onPreExecute()、doInBackground()、onProgressUpdate()和onPostExecute()。这四个方法会在AsyncTask的不同时期进行自动调用，我们只需要实现这几个方法的内部逻辑即可。这四个方法的一些参数和返回值都是基于泛型的，而且泛型的类型还不一样，所以在AsyncTask的使用中会遇到三种泛型参数：Params, Progress和Result，如下图所示：
①Params表示用于AsyncTask执行任务的参数的类型。
②Progress表示在后台线程处理的过程中，可以阶段性地发布结果的数据类型。
③Result表示任务全部完成后所返回的数据类型。
我们通过调用AsyncTask的execute()方法传入参数并执行任务，然后AsyncTask会依次调用以下四个方法：
①onPreExecute
该方法运行在主线程。在AsyncTask执行了execute()方法后就会在UI线程上执行onPreExecute()方法，该方法在task真正执行前运行，我们通常可以在该方法中显示一个进度条，从而告知用户后台任务即将开始。
②doInBackground
该方法运行在单独的工作线程，而不是运行在主线程中。doInBackground会在onPreExecute()方法执行完成后立即执行，该方法用于在工作线程中执行耗时任务，我们可以在该方法中编写我们需要在后台线程中运行的逻辑代码，由于是运行在工作线程中，所以该方法不会阻塞UI线程。该方法接收Params泛型参数，参数params是Params类型的不定长数组，该方法的返回值是Result泛型，由于doInBackgroud是抽象方法，我们在使用AsyncTask时必须重写该方法。在doInBackground中执行的任务可能要分解为好多步骤，每完成一步我们就可以通过调用AsyncTask的publishProgress(Progress…)将阶段性的处理结果发布出去，阶段性处理结果是Progress泛型类型。当调用了publishProgress方法后，处理结果会被传递到UI线程中，并在UI线程中回调onProgressUpdate方法。根据具体需要，我们可以在doInBackground中不调用publishProgress方法，当然也可以在该方法中多次调用publishProgress方法。doInBackgroud方法的返回值表示后台线程完成任务之后的结果。
③onProgressUpdate
在doInBackground中调用publishProgress(Progress…)方法后，就会在UI线程上回调onProgressUpdate方法：
该方法在主线程上被调用，且传入的参数是Progress泛型定义的不定长数组。如果在doInBackground中多次调用了publishProgress方法，那么主线程就会多次回调onProgressUpdate方法。
④onPostExecute
该方法在主线程中被调用。当doInBackgroud方法执行完毕后，就表示任务完成了，doInBackgroud方法的返回值就会作为参数在主线程中传入到onPostExecute方法中，这样就可以在主线程中根据任务的执行结果更新UI。
2.使用举例
我们以下载多个文件的示例演示AsyncTask的使用过程。
界面上有一个“开始下载”的按钮，点击该按钮即可通过AsyncTask下载多个文件，对应的Java代码如下所示：
public class MainActivity extends Activity {
TextView textView = null;
Button btnDownload = null;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Log.i(“iSpring”, "MainActivity -> onCreate, Thread name: " + Thread.currentThread().getName());
// 开始下载
btnDownload.setonClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
String[] urls = { “http://blog.csdn.net/iispring/article/details/47115879”,
“http://blog.csdn.net/iispring/article/details/47180325”,
“http://blog.csdn.net/iispring/article/details/47300819”,
“http://blog.csdn.net/iispring/article/details/47320407”,
“http://blog.csdn.net/iispring/article/details/47622705”
};
DownloadTask downloadTask = new DownloadTask();
downloadTask.execute(urls);
}
});
}
//在此例中，Params泛型是String类型，Progress泛型是Object类型，Result泛型是Long类型
private class DownloadTask extends AsyncTask<String, Object, Long> {
@Override
protected void onPreExecute() {
Log.i(“iSpring”, "DownloadTask -> onPreExecute, Thread name: " + Thread.currentThread().getName());
super.onPreExecute();
btnDownload.setEnabled(false);
textView.setText(“开始下载…”);
}
@Override
protected Long doInBackground(String… params) {
Log.i(“iSpring”, "DownloadTask -> doInBackground, Thread name: " + Thread.currentThread().getName());
//totalByte表示所有下载的文件的总字节数
long totalByte = 0;
//params是一个String数组
for(String url: params){
//遍历Url数组，依次下载对应的文件
Object[] result = downloadSingleFile(url);
int byteCount = (int)result[0];
totalByte += byteCount;
//在下载完一个文件之后，我们就把阶段性的处理结果发布出去
publishProgress(result);
//如果AsyncTask被调用了cancel()方法，那么任务取消，跳出for循环
if(isCancelled()){
break;
}
}
//将总共下载的字节数作为结果返回
return totalByte;
}
//下载文件后返回一个Object数组：下载文件的字节数以及下载的博客的名字
private Object[] downloadSingleFile(String str){
Object[] result = new Object[2];
int byteCount = 0;
String blogName = “”;
HttpURLConnection conn = null;
try{
URL url = new URL(str);
conn = (HttpURLConnection)url.openConnection();
InputStream is = conn.getInputStream();
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buf = new byte[1024];
int length = -1;
while ((length = is.read(buf)) != -1) {
baos.write(buf, 0, length);
byteCount += length;
}
String respone = new String(baos.toByteArray(), “utf-8”);
int startIndex = respone.indexOf("< title>");
if(startIndex > 0){
startIndex += 7;
int endIndex = respone.indexOf("</ title>");
if(endIndex > startIndex){
//解析出博客中的标题
blogName = respone.substring(startIndex, endIndex);
}
}
}catch(MalformedURLException e){
e.printStackTrace();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
if(conn != null){
conn.disconnect();
}
}
result[0] = byteCount;
result[1] = blogName;
return result;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Object… values) {
Log.i(“iSpring”, "DownloadTask -> onProgressUpdate, Thread name: " + Thread.currentThread().getName());
super.onProgressUpdate(values);
int byteCount = (int)values[0];
String blogName = (String)values[1];
String text = textView.getText().toString();
text += “\n博客《” + blogName + “》下载完成，共” + byteCount + “字节”;
textView.setText(text);
}
@Override
protected void onPostExecute(Long aLong) {
Log.i(“iSpring”, "DownloadTask -> onPostExecute, Thread name: " + Thread.currentThread().getName());
super.onPostExecute(aLong);
String text = textView.getText().toString();
text += “\n全部下载完成，总共下载了” + aLong + “个字节”;
textView.setText(text);
btnDownload.setEnabled(true);
}
@Override
protected void onCancelled() {
Log.i(“iSpring”, "DownloadTask -> onCancelled, Thread name: " + Thread.currentThread().getName());
super.onCancelled();
textView.setText(“取消下载”);
btnDownload.setEnabled(true);
}
}
}
点击下载按钮后，界面如下所示：
打印log如下：
下面对以上代码进行一下说明。
①在MainActivity中定义了内部类DownloadTask，DownloadTask继承自AsyncTask，在该例中，Params泛型是String类型，Progress泛型是Object类型，Result泛型是Long类型。
②定义了一个Url字符串数组，将该数组传递给AsyncTask的execute方法，用于异步执行task。
③在执行了downloadTask.execute(urls)之后，AsyncTask会自动回调onPreExecute方法，在该方法中将textView设置为“开始下载…”几个字，告知用户即将执行下载操作。通过控制台输出我们也可以看出该方法是在主线程中执行的。
④在执行了onPreExecute方法之后，AsyncTask会回调doInBackground方法，该方法中的输入参数是String类型的不定长数组，此处的String就对应着Params泛型类型，我们在该方法中遍历Url数组，依次下载对应的文件，当我们下载完一个文件，就相当于我们阶段性地完成了一部分任务，我们就通过调用publishProgress方法将阶段性处理结果发布出去。在此例中我们将阶段性的处理结果定义为Object类型，即Progress泛型类型。通过控制台输出我们可以看出doInBackground方法是运行在新的工作线程”AsyncTask #1”中的，AsyncTask的工作线程都是以”AsyncTask #”然后加上数字作为名字。当所有文件下载完成后，我们就可以通过totalSize返回所有下载的字节数，返回值类型为Long，对应着AsyncTask中的Result泛型类型。
⑤在doInBackground方法中，每当下载完一个文件，我们就会调用publishProgress方法发布阶段性结果，之后AsyncTask会回调onProgressUpdate方法，在此例中，onProgressUpdate的参数为Object类型，对应着AsyncTask中的Progress泛型类型。通过控制台输出我们可以发现，该方法是在主线程中调用的，在该方法中我们会通过textView更新UI，告知用户哪个文件下载完成了，这样用户体验相对友好。
⑥在整个doInBackground方法执行完毕后，AsyncTask就会回调onPostExecute方法，在该方法中我们再次通过textView更新UI告知用户全部下载任务完成了。
⑦在通过execute方法执行了异步任务之后，可以通过AsyncTask的cancel方法取消任务，取消任务后AsyncTask会回调onCancelled方法，这样不会再调用onPostExecute方法。
使用AsyncTask过程中，需要注意：
①AsyncTask的实例必须在主线程中创建。②AsyncTask的execute方法必须在主线程中调用。onPreExecute()、onPostExecute(Result),、doInBackground(Params…) 和 onProgressUpdate(Progress…)这四个方法都是回调方法，Android会自动调用，我们不应自己调用。
③对于一个AsyncTack的实例，只能执行一次execute方法，在该实例上第二次执行execute方法时就会抛出异常。
我们上面提到，对于某个AsyncTask实例，只能执行一次execute方法，如果我们想并行地执行多个任务怎么办呢？我们可以考虑实例化多个AsyncTask实例，然后分别调用各个实例的execute方法，为了探究效果，我们将代码更改如下所示：
DownloadTask downloadTask1 = new DownloadTask();
downloadTask1.execute(urls);
DownloadTask downloadTask2 = new DownloadTask();
downloadTask2.execute(urls);
修改后，在单击了按钮之后，实例化了两个DownloadTask，并分别执行其execute方法，运行后界面如下所示：
打印log如下：
我们观察一下控制台的输出结果，可以发现对于downloadTask1，doInBackground方法是运行在线程“AsyncTask #1”中的；对于downloadTask2，doInBackground方法是运行在线程”AsyncTask #2”中的，此时我们可能会认为太好了，两个AsyncTask实例分别在不同的线程中运行，实现了并行处理。但是，此处真的是并行运行的吗？
我们自己观察控制台输出就可以发现，downloadTask1的doInBackground方法执行后，下载了五个文件，并五次触发了onProgressUpdate，在这之后才执行downloadTask2的doInBackground方法。对比两次的效果图也可以发现，在downloadTask1按照顺序下载完五篇文章之后，downloadTask2才开始按照顺序下载五篇文章。综上所述，我们可以知道，默认情况下如果创建了AsyncTask创建了多个实例，并同时执行实例的各个execute方法，那么这些实例的execute方法并不是并行执行的，是串行执行的，即在第一个实例的doInBackground完成任务后，第二个实例的doInBackgroud方法才会开始执行，然后再执行第三个实例的doInBackground方法… 那么你可能会问，不对啊，上面downloadTask1是运行在”AsyncTask #1”线程中的，downloadTask2是运行在”AsyncTask #2”线程中的，这明明是两个线程啊！其实AsyncTask为downloadTask1开辟了名为”AsyncTask #1”的工作线程，在其完成了任务之后可能就销毁了，然后AsyncTask又为downloadTask2开辟了名为”AsyncTask #2”的工作线程。
AsyncTask在最早的版本中用一个单一的后台线程串行执行多个AsyncTask实例的任务，从Android 1.6（DONUT）开始，AsyncTask用线程池并行执行异步任务，但是从Android 3.0（HONEYCOMB）开始为了避免并行执行导致的常见错误，AsyncTask又开始默认用单线程作为工作线程处理多个任务。
从Android 3.0开始AsyncTask增加了executeOnExecutor方法，用该方法可以让AsyncTask并行处理任务：
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor (Executor exec, Params… params)
第一个参数表示exec是一个Executor对象，为了让AsyncTask并行处理任务，通常情况下我们此处传入AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR即可，AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR是AsyncTask中内置的一个线程池对象，当然我们也可以传入我们自己实例化的线程池对象。第二个参数params表示的是要执行的任务的参数。
通过executeOnExecutor方法并行执行任务的示例代码如下所示：
DownloadTask downloadTask1 = new DownloadTask(); downloadTask1.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, urls);
DownloadTask downloadTask2 = new DownloadTask();
downloadTask2.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, urls);
实例化了两个DownloadTask的实例，然后执行了这两个实例的executeOnExecutor方法，并将AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR作为Executor传入，二者都接收同样的Url数组作为任务执行的参数。
点击下载按钮后，运行完的界面如下所示：
打印log如下：
通过log可以看到，在downloadTask1执行了doInBackground方法后，downloadTask2也立即执行了doInBackground方法。并且通过程序运行完的UI界面可以看到在一个DownloadTask实例下载了一篇文章之后，另一个DownloadTask实例也立即下载了一篇文章，两个DownloadTask实例交叉按顺序下载文件，可以看出这两个AsyncTask的实例是并行执行的。
3.AsyncTask源码解析
AsyncTask类一开始定义了一些字段，如下所示：
private static final String LOG_TAG = “AsyncTask”;
//CPU_COUNT为手机中的CPU核数
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//将手机中的CPU核数加1作为AsyncTask所使用的线程池的核心线程数的大小
private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
//将CPU_COUNT*2 + 1作为AsyncTask所使用的线程池的最大线程数的大小
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
private static final int KEEP_ALIVE = 1;
//实例化线程工厂，sThreadFactory用于在后面创建线程池
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
//mCount为AtomicInteger类型，AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类，确保了其getAndIncrement方法是线程安全的
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
//重写newThread方法的目的是为了将新增线程的名字以"AsyncTask #"标识
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, “AsyncTask #” + mCount.getAndIncrement());
}
};
//实例化阻塞式队列BlockingQueue，队列中存放Runnable，容量为128
private static final BlockingQueue< Runnable> sPoolWorkQueue = new LinkedBlockingQueue< Runnable>(128);
//根据上面定义的参数实例化线程池
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
AsyncTask初始化了一些参数，并用这些参数实例化了一个线程池THREAD_POOL_EXECUTOR，需要注意的是该线程池被定义为public static final，由此我们可以看出AsyncTask内部维护了一个静态的线程池，默认情况下，AsyncTask的实际工作就是通过该THREAD_POOL_EXECUTOR完成的。
在执行完上面的代码后，AsyncTask又有如下一条语句：
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
上面的代码实例化了一个SerialExecutor类型的实例SERIAL_EXECUTOR，它也是public static final的。SerialExecutor是AsyncTask的一个内部类，代码如下所示：
//SerialExecutor实现了Executor接口中的execute方法，该类用于串行执行任务，即一个接一个地执行任务，而不是并行执行任务
private static class SerialExecutor implements Executor {
//mTasks是一个维护Runnable的双端队列，ArrayDeque没有容量限制，其容量可自增长
final ArrayDeque< Runnable> mTasks = new ArrayDeque< Runnable>();
//mActive表示当前正在执行的任务Runnable
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//execute方法会传入一个Runnable类型的变量r，然后我们会实例化一个Runnable类型的匿名内部类对r进行封装，通过队列的offer方法将封装后的Runnable添加到队尾
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
//执行r的run方法，开始执行任务
//此处r的run方法是在线程池中执行的
r.run();
} finally {
//当任务执行完毕的时候，通过调用scheduleNext方法执行下一个Runnable任务
scheduleNext();
}
}
});
//只有当前没有执行任何任务时，才会立即执行scheduleNext方法
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//通过mTasks的poll方法进行出队操作，删除并返回队头的Runnable，将返回的Runnable赋值给mActive，如果不为空，那么就将其作为参数传递给THREAD_POOL_EXECUTOR的execute方法进行执行
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute( mActive);
}
}
}
通过以上代码可以知道：
①SerialExecutor实现了Executor接口中的execute方法，该类用于串行执行任务，即一个接一个地执行任务，而不是并行执行任务。
②SerialExecutor内部维护了一个存放Runnable的双端队列mTasks。当执行SerialExecutor的execute方法时，会传入一个Runnable变量r，但是mTasks并不直接存储r，而是又新new了一个匿名Runnable对象，其内部会调用r，这样就对r进行了封装，将该封装后的Runnable对象通过队列的offer方法入队，添加到mTasks的队尾。
③SerialExecutor内部通过mActive存储着当前正在执行的任务Runnable。当执行SerialExecutor的execute方法时，首先会向mTasks的队尾添加进一个Runnable。然后判断如果mActive为null，即当前没有任务Runnable正在运行，那么就会执行scheduleNext()方法。当执行scheduleNext方法的时候，会首先从mTasks中通过poll方法出队，删除并返回队头的Runnable，将返回的Runnable赋值给mActive；如果不为空，就将其作为参数传递给THREAD_POOL_EXECUTOR的execute方法进行执行。由此可以看出SerialExecutor实际上是通过之前定义的线程池THREAD_POOL_EXECUTOR进行实际的处理的。
④当将mTasks中的Runnable作为参数传递给THREAD_POOL_EXECUTOR执行execute方法时，会在线程池的工作线程中执行匿名内部类Runnable中的try-finally代码段，即先在工作线程中执行r.run()方法去执行任务，无论任务r正常完成还是抛出异常，都会在finally中执行scheduleNext方法，用于执行mTasks中的下一个任务。从而在此处我们可以看出SerialExecutor是一个接一个执行任务，是串行执行任务，而不是并行执行。
AsyncTask内部定义了一个Status枚举类型，如下所示：
public enum Status {
//PENDING表示还没有开始执行任务
PENDING,
//RUNNING表示已经开始执行任务
RUNNING,
//FINISHED表示任务已经执行完成或被取消了，总之onPostExecute方法已经被调用了
FINISHED,
}
一个AsyncTask正常情况下会经历PENDING->RUNNING->FINISHED三个状态。