07 |「异步任务」

原创已于 2023-08-14 16:14:27 修改 · 465 阅读

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#异步任务

于 2023-08-09 16:49:37 首次发布

本文介绍了软件与操作系统的关系，详细阐述了进程和线程的概念，以及如何通过异步任务和AsyncTask实现并发任务加载。重点讲解了并发问题的解决策略，如资源冲突和使用回调机制来保证UI的响应性。

前言

实践是最好的学习方式，技术也如此。

文章目录

一、软件与操作系统

软件
- 定义：软件是程序的载体，写的代码，打包出来就是软件，就能安装在各种设备上，然后运行在操作系统上。（程序就是用于指导计算机的一系列抽象指令，而软件是程序实际编译运行在计算机上而存在的产品。软件是程序的一种载体和实现形式。两者关系就像设计和产品、理论和实践）
- 分类：系统软件（操作系统），应用软件（都要运行在操作系统上）；
操作系统
- 作用
  - 1）负责跟系统硬件打交道，把用户的各种操作（比如鼠标点击、键盘输入等）翻译给计算机硬件，然后将结果告诉用户；
  - 2）管理其他软件；
- 管理其他软件
  - 操作系统如何管理其它软件：通过管理进程；

二、进程与线程

软件是程序的载体，每个程序都是一个进程；
每个程序都有一个进程，线程是进程的一部分，线程是操作系统能调度的最小单元；
通俗例子解释
- 背景：村庄
  - 村长：操作系统；管理每个家庭；单独指挥一个人去做事（一个线程）；
  - 一个软件就是一个家庭，这个家庭就是一个进程；
  - 一个家庭是一个进程，家中有我、父亲、母亲（每个人都是一个线程）；
线程的优点
- 使用线程可以提高程序的运行速度，节省时间和成本；
- 变串行为并行，提高速度，节省时间；
  - 串行：一件事同一时刻只有一个人做；
  - 并行：一件事同一时刻有多个人做；

多线程资源冲突：多个线程在同一时刻操作同一个资源；

操作资源：对资源进行了修改；

	// 定义资源i
	int i = 10;
	// 访问资源，没有修改i
	println(i);
	// 操作资源，对i进行了修改
	i = 1;

线程是进程的一部分，是操作系统调度的最小单位（是调度的最小单位，不是持有资源的最小单位）；
资源都是在进程中的，进程是持有资源的最小单位；线程可以使用资源，但是不能持有资源；
每一个进程都有一块内存，这个内存是所有线程共享的。每一个线程都有一个缓存，这个缓存是自己独占的；
例如，进程 p，进程 p 有个线程 a，线程 a 的执行逻辑
- CPU 将 a 需要的数据从进程 P 的内存读入线程 a 的缓存；如 i；
- a 对自己缓存的数据进行操作；如 i ++；
- a 执行完毕，cpu 将 a 缓存的数据 i 写回到进程 p 的内存中；
资源冲突：多个线程在同一时刻操作同一个资源；同一时刻，同一目标；
线程 a 执行的同时，进程 p 中的另一个线程 b 也在执行，且也用到了 P 内存中的 i；那么，线程 b 执行完成后，i 是多少呢，是以线程 a 执行的为准，还是线程 b 执行的为准；
解决资源冲突：不同时或不同目标（破坏同一时间或同一目标这两个条件）
- 不同时：排队，变并行为串行；在 i 被读入线程 a 的内存中时，加个标记；其它线程来看到这个标记会等着，等到线程 a 执行完成将 i 写回到内存中时，再把标记清除我，并通知其他线程，其他线程再开始执行。

1、进程

进程(Process)是操作系统分配资源的基本单位,它是一个执行中的程序实例；
每个进程都有自己独立的内存空间,不同进程的内存是相互独立的；
在Android系统中,每个应用都会以一个新的进程运行,系统会自动帮我们管理这些进程；
默认情况下,Android系统会为每个App分配一个进程。这个默认进程里可以包含多个Activity）；
当在这个进程内启动一个新的Activity时,是直接在该进程create一个Activity实例,不会创建新进程；
多个Activity会共享该应用进程的资源和内存空间；
单纯启动新Activity并不会造成进程切换,对系统资源影响较小

2、线程

* 线程就是让==一个程序==有能力==同时完成多件事情==；

线程是正在运行的程序中的一条独立的执行路径；
主线程
- 当 Android 程序启动时，系统会创建一个主线程，也称为 UI 线程；
- UI 线程是应用程序与 Android UI 工具包中的组件交互的方式（在这个线程中可以更新UI,处理用户输入事件等。UI组件像Activity、View都是在UI线程中初始化和创建的。）；
- UI线程负责处理用户界面的创建、更新和响应用户交互事件，确保应用的用户界面保持流畅、响应迅速，并提供良好的用户体验
- UI 线程只能处理和界面相关的工作,比如绘制界面,处理点击事件等，区分UI线程和工作线程,就是让耗时操作不阻塞界面,以保证应用的流畅性和用户体验；
后台（工作）线程是除主线程或 UI 线程之外的任何线程；
AsyncTask：
- 来简化这种需要后台工作的场景；
- 可以把AsyncTask看成一个工人,我们在主线程中告诉它需要做什么工作,它会自己另开一个线程(后台线程)去工作。工作完成后它再回到主线程,通过回调方法将结果返回给我们。这样下来,我们的主线程(UI线程)就可以专注于更新界面,不会被阻塞。而AsyncTask也封装了线程管理和线程间通信的复杂性,我们只需要告诉它做什么工作就可以了；
- AsyncTask 通过异步线程可以避免阻塞，回调机制又可以获取结果；

三、实现

回调：至于回调的概念,它表示一种函数或方法,当特定事件发生时就会被执行。回调不会主动调用,而是在满足条件时由别处调用以完成响应。在Android中,回调机制很常见,例如点击事件的onClick()就是一个回调方法。

AsyncTask通过线程间的回调,很好地结合了后台工作与UI更新,极大地方便了程序逻辑的管理。

TextView、Button；
用户单击 Button 时，应用程序会休眠一段随机时间，然后在唤醒时在 TextView 中显示一条消息；

// 第一个泛型参数String: 表示异步任务输入参数的类型：String
// 第二个泛型参数Integer: 表示后台任务执行进度的类型:Integer
// 第三个泛型参数Bitmap: 表示异步任务最终返回结果的类型：

// 知识点：<T>表示类型参数T,用于在定义Box类时传入实际的类型
public class MyAsyncTask 
   extends AsyncTask <String, Integer, Bitmap>{}

应用现在有一个在后台执行工作的 AsyncTask 类，现在可以为“启动任务”按钮实现 onClick 方法来触发后台任务；

doInBackground()：实现代码以执行要在单独线程上执行的工作

onPostExecute()：在doInBackground()执行结束后,自动在UI线程被调用,并接收doInBackground()的返回值。函数参数就是从doInBackground()中返回的结果

四、异步任务加载器

EditText，Button，TextView
需求：用户在 EditText 中输入书名并点击按钮，查询用户正在查找的图书的作者和书名，结果显示在 TextView 中

五、解决并发

并发
- 定义：指同一个时间段,程序中有多个代码片段同时运行或交替运行的情况；
解决并发的基本操作
- 核心：破坏同一时刻或同一目标；
- 破坏同一时间的核心：排队；
- 加锁：在变量 a 被一个线程读取后，就加一个锁，如果被写回来，就释放锁，其他线程过来后发现有锁，就等着；实现同时只有一个线程使用变量 a；
- 类比酒店入住，客人得到钥匙，并且锁门，这样别人就进不去了；离开再交还钥匙，下一个人就能入住了；即排队；
- 加了锁之后，原来的并行（多个线程一起执行），变成了串行（线程排队执行）