使用 ThinkAlike 为 Android 和 Windows 构建空气质量指数小部件（ 第二部分）
展示如何使用 ThinkAlike 实现 Android/桌面跨平台开发的新示例，包括 helloworld、Web API 访问和小部件 UI。
- 下载 AQIService 安装程序（适用于 Android）- 396.1 KB
- 下载 AQIService 安装程序（适用于 JavaFX）
- 下载 AQIService 源代码（含 ThinkAlike 库）- 2.3 MB
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第 2 天 - 服务：跨平台 AsyncTask 执行器协调
您准备好迎接“末日空气”的探险了吗？参加过挑战的“护戒远征队”成员正在大厅集结，快点！
部署草图
白袍巫师甘道夫倚着他的白色魔法手杖，审视着墙上悬挂的手稿。“让我们从部署图开始。”巫师指示道。
“如右图所示，在污染严重或高风险区域部署了大量收集器，它们将定期获取空气质量指数（AQI）数据并发送到本地数据库。一个名为 PM2.5.in 的组织将整合这些公共数据，并通过 Web 服务（RESTful API）进行共享。
“一个灵活的代理服务，由Python符文驱动，将代表客户的请求连同授权的应用密钥每次转发到后端服务。
“然而，我们的职责，”甘道夫强调，“集中在客户端。正如你们年轻人可能听说过的那样，客户端采用MVVM架构设计，可以减轻开发人员进行跨平台迁移的工作量。”
身着绿褐色服装的精灵弓箭手莱戈拉斯举起了手。“亲爱的顾问，我听说已经派出另一支队伍来处理 Android 和 JavaFX 之间视图层的兼容性问题了。”
“是的，确实如此，我希望他们明天能取得杰出成就。”甘道夫承认。“在此之前，我们必须处理数据检索部分，该部分由ViewModel层调用，并最终由数据访问层（DAL）完成。”
关于 AsyncTask、Callback 的概念
“围绕这两个层，正如侦察兵所观察到的，必须建立一个AsyncTask机制，”巫师拿出另一卷磨损的卷轴放在桌上。“事实上，这是一个常规的通用机制，因为普遍需要让设备在耗时操作时保持响应。有关详情，请参阅这卷古老的卷轴。”
“一个活生生的 3D UML 图！”精灵惊叹道。“等等，这看起来像是一辆巨大的卡车正驶过隧道，可以通过触摸闪烁的青色珠子来查看它的载物。（太棒了，我甚至能在卡车里看到矮人金姆利）危险！它们在抵达时正遭到巨龙烈焰的攻击！”
“‘卡车里的金姆利’，我们眼尖的莱戈拉斯！”甘道夫笑着说。“事实上，这是一张序列图，描绘了Callback的方案。我不知道它来自哪里……可能源于函数指针仍用于寻址回调目标的旧时代。然而，Callback的概念对于理解AsyncTask至关重要。
“正如你所见，附有‘隧道’的块代表了两个不同的角色（或责任）及其生命线。当一个角色想请另一个角色承担其职责时，它将发送一个调用，即橙色的‘卡车’，以及所需的数据（‘矿石’，或参数），可以通过青色块进行检查，发送到另一方。相应地，消息接收者将处理请求。事实上，发送者应估计处理任务所需的时间，并选择是等待直到完成，还是继续进行其他业务，但会在工作完成后收到通知。
“对于前一种情况，发送者的‘卡车’通常会带着结果回来，这种模型称为同步调用。但对于后者，因为任务处理程序端需要一个新‘载具’来将结果带回调用者，‘巨龙烈焰’般的Callback方案就登场了；从调用者的角度来看，整个过程是几乎透明的（只需要额外的结果处理程序），就像完成了AsyncTask一样。
“在 10 分钟的霍比特蛋糕休息时间之前，有几个关键因素需要勘察，”
- Callback 如何追踪目标——通常是通过一些预先的技巧，如‘监听器’/‘观察者’/‘订阅者’注册。
- 所以每个任务处理程序都需要一个Callback方案——错误。
如前所述，一个专注于其核心职责的任务处理程序闻起来更好；如果需要异步调用，则可能由调用者负责实例化一个通用 Callback 方案并将其指定为特定用途的委托。魔法的艺术即将揭晓。
- Callback 的‘载具’是什么颜色——它与AsyncTask 调用者的颜色不必要地不同……
说得好。事实上，前面提到的通用 Callback 方案，目前通常实现为AsyncTask 执行器，它将为一个（或已经为）自己的用途启动一个空的工作线程。由于Executor是一个通用代理，因此AsyncTask 调用者也有责任覆盖其执行部分。一个设计完美的AsyncTask Executor可以这样使用：一个特定的任务（例如耗时的 HTTP 请求）将覆盖一个 `run()` 方法并在独立线程中执行；另一个覆盖的 `onSuccess(Results...)` 方法将在工作线程正常完成后被调用，将结果传回AsyncTask 调用者的原始线程。
- （可选）金姆利为何如此热衷于激怒巨龙烈焰——为了点燃他自己很难够到的烈炉。
AsyncTask，Android 的实现，以及盗贼
即使在享用巴金斯的种子蛋糕时，远征队成员们也开始争论他们即将到来的任务的复杂性。
“Java 太难处理了，不管加上什么 FX（特效）；我宁愿用 aXe-Sharp，”一个矮人咕哝着，大口喝了一杯咖啡。
“所有面向对象的技术都差不多，我的强项，”精灵弓箭手莱戈拉斯笑着回答。“在我看来，成为一个快速学习者对像你这样坚强的战士来说是加分项，如果不是乘数的话。”
一个大包裹被拖进大厅，打断了他们的谈话。“援军终于到了，”甘道夫兴奋地说。“我之前提到的所有关键因素，都已经实现在 Android 设备中了。我们的任务是分析其中的奥秘，并希望能像我们在 UI 组件上所做的那样，分离出平台无关的适配器。
“这个包裹里的东西就是比尔博从 Android 核心代码库盗取的代码！”巫师宣布。矮人、霍比特人和精灵们跳跃、欢呼，甚至原地打转。“然而，Android 的制造商是我们的盟友，”甘道夫停顿了一下提醒道。又一次停顿，听到一声勺子落地的叮当声。“困难并非获取所有代码那么大，而是挖掘出必需的片段，甚至找出与其它 Java 平台兼容的通用本质。”
“让我们来看看比尔博的AsyncTask 集合，以及从经典 Java 工具包中引用的那些。”
- android.os.AsyncTask
- android.os.Handler
- android.os.Looper
- android.os.Message
- java.util.concurrent.Executors
- java.util.concurrent.ExecutorService
- java.util.concurrent.FutureTask
- java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor
甘道夫掏出一个短陶土烟斗，眼中闪烁着智慧的光芒。“前面有三个问题：参数传递、工作线程启动和结果反馈。”
任务 1. 参数传递
概述
“尽管它看起来很复杂，这张协作图可以阐明新的AsyncTask方案的所有调用流程和责任。设计的核心是平台无关的AsyncExecutor，位于黄色背景区域，它有一个 Android 实现（中上部）和一个 JavaFX 等效实现（中下部）。简而言之，调用者可以初始化一个平台无关的FutureTask对象，并将其传递给任一执行器以完成异步调用。”
“一个有十几个节点的图表让我不知所措，”莱戈拉斯深吸一口气说道。
“确实只有十几个，”甘道夫说。“黄色区域的三个节点已经描述过了，蓝色区域的五个节点引用自 Android 或 Java SDK，而其余四个是调用者类和辅助类。链接上方的数字标记了对象之间交换消息的顺序。”
任务讨论
“我们的第一个任务是，将任务处理程序所需的数据，用Callback卷轴中描绘的‘卡车’来运载。问题是，有一个AsyncTask 执行器将作为任务调用者的委托，异步调用任务；你认为谁会产生数据，又该先向谁传递参数？”
“我认为AsyncTask 调用者，在我们这个场景下是ViewModel层，最了解数据；而AsyncTask 执行器作为任务的直接调用者，应该首先被通知参数，”莱戈拉斯分析道。“此外，Android SDK 使用 `android.os.AsyncTask<Params, Progress, Result>` 作为其通用AsyncTask 执行器。由于我们倾向于封装平台特定的实现而不是重新发明轮子，我们将不得不通过它来传递Params。”
“你注意到了 Android 中的习惯用法，这值得称赞，”甘道夫说。“但还不够。的确，他们调用 `AsyncTask.execute()` 来执行一个异步任务，但如果你查看`android.os.AsyncTask` 的源代码，你会发现他们内部使用了一个静态的 `java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor` 来处理所有 `android.os.AsyncTask` 实例。”
“你的意思是……`android.os.AsyncTask` 的核心是一个 `java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor`，它应该是我们封装的真正目标？”莱戈拉斯想了想，抓住了要点，问道。
解决方案
“执行器就是执行器，”巫师总结道。“无论使用哪种平台特定的类。我们必须拥有自己的平台无关的AsyncTask类，命名为 `thinkalike.generic.concurrent.FutureTask<Params, Result>`，以指向预期的任务处理程序（例如，击败索伦），并传递所需的数据（例如，魔戒）。”
“一个执行器只知道执行一个指定的Callable，在一个新线程中调用它的 `call()` 方法，没有更多细节。而一个FutureTask，当它的 `call()` 方法被调用时，将联系相应的任务处理程序并将其参数传递给它。
Executor<AqiInfo> asynExec = Loader.getInstance().getPlatform().getFactory().createAsyncExecutor(...);
FutureTask<String, AqiInfo> task = new FutureTask<String, AqiInfo>(_aqiAreaCode){
//Note that this is a protected method. A public call() method will be called by Executor
//and eventually call this method with parameters which are initialized in constructor method.
@Override
protected AqiInfo call(String... params) {
if(params==null || params.length<1)
throw new NullPointerException();
String aqiAreaCode = params[0];
return AqiInfoLoader.loadAqiInfo(aqiAreaCode);
}
......
};
asynExec.execute(task);
“我亲爱的朋友，”甘道夫看着莱戈拉斯说。“你能识别出这里采用了哪种设计模式，并为我画一个图吗？”
这位精灵弓箭手盯着协作图看了一会儿，回答道：“适配器，一种结构型模式；以及两层嵌套，就像我刚吃过的黑莓苹果派一样。”
不耐烦地等待，异步执行器已发送。
任务处理程序化身为 Callable 适配器，
调用接口，显然匹配。
Callable 适配器携带任务参数，
对一切无知，执行器已启动。
任务 2. 启动工作线程
“启动‘线程’？你不是说要在这里启动一个三头巨龙吧？”首席工匠，一个矮人，困惑地问道。
“如果用作执行任务的‘载具’，它们的意思是一样的，”精灵莱戈拉斯回答道，面前放着一张协作图。“事实上，白袍巫师甘道夫在向我解释完设计后就去忙别的事了；如果我们能尽快制作好这个机制……但愿能……”
“当然！把剩下的点说清楚，你就能得到我的支持，”工匠坚定地承诺道。
任务讨论
“第二个任务，正如甘道夫所指示的，是确定工作线程应该在哪里启动，”莱戈拉斯解释道。“工作线程是为任务处理程序分配空间和时间以完成其任务。”
“很抱歉，在我给你解释相对论之前不得不打断你……；我的意思是，我明白了概念。”首席工匠说。
“好吧，快速射击模式，”莱戈拉斯说。“很明显，在 Android 中，启动工作线程是 `android.os.AsyncTask` 的职责；然而，在 JavaFX 中，该类不再可用，我们必须自己维护一个 `java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor`，尽管没有经验。通过查看这两个类的源代码，2.7K 行或更多，我们在 `ThreadPoolExecutor` 类中发现了一个 `addWorker()` 方法，它为每个 `Worker`（这是一个内部类，包装了 `Runnable` 任务以进行锁定/解锁控制）启动工作线程（`t.start()`）。
“然后我们转向 `javafx.concurrent.Task`，据说它最适合在 JavaFX 中进行异步任务编程。幸运的是，我们发现该类继承自 `FutureTask` 并具有一个 `Runnable` 接口。最终，我们设法模仿了 `android.os.AsyncTask` 的源代码来维护一个静态的 `ThreadPoolExecutor`，以便为每个 `javafx.concurrent.Task` 依次启动工作线程，相应地调用 `thinkalike.generic.concurrent.FutureTask`，并最终完成由任务调用者指定的实质性任务及其参数。”
“……嗯，干得不错，”矮人沉默了一会儿，挤出一丝笑容评论道。
解决方案
“我来确认一下，”矮人说。“从根本上说，`java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor` 作为一个通用组件，将负责在 Android 和 JavaFX 平台上启动工作线程。由任务调用者在外部定义的 `thinkalike.generic.concurrent.FutureTask`，可以通过 `AsyncExecutor` 的外壳提交，并最终优雅地运行在已启动的工作线程上。”
任务 3. 结果返回（至原始线程）
“我得承认，”莱戈拉斯说，“这张协作图里藏着更复杂的东西。例如，Android SDK 的 `android.os.AsyncTask` 内部使用了其他平台特定的类，如 `Message`、`Loop` 和 `Handler`，以便通过消息机制发送回结果；而 `javafx.concurrent.Task` 则利用FX 应用线程进行此类传递。”
“幸运的是，所有这些细节都不需要我们担心，不是吗？”工匠说。“除此之外，我注意到 `thinkalike.generic.concurrent.FutureTask` 是一个 `Callable` 而不是 `Runnable`。但为什么呢？”
“`Callable` 接口与 `Runnable` 类似，”莱戈拉斯回答。“它们都设计用于实例可能由另一个线程执行的类。然而，`Runnable` 既不能返回结果（这是AsyncTask处理的最后环节），也不能抛出有用的异常。”
任务讨论
“原始线程，即任务调用者所在的线程，将等待异步处理结果的返回，”莱戈拉斯分析道。“这种原始线程通常指的是（在大多数情况下它就是）‘UI 线程’（在 SWT、.NET、Android 中），‘事件分发线程’（EDT，在 AWT、Swing 中）或‘FX 应用线程’（在 JavaFX 中）。由于 UI 操作既不能被耗时任务阻塞，也不能在接收AsyncTask 结果时被渲染请求淹没，因此必须有一个绑定到原始线程的队列，以保证其稳健性和线程安全。”
“很好。如果我犯了错误，请原谅我，”矮人接过莱戈拉斯的话说。“总之，不同平台对这种AsyncTask 结果的传递和排队有不同的实现。封装得很好，但是，为了重用它，我们需要声明一个平台无关的 `FutureTask` 类，使其与 `Callable` 接口兼容，以便将结果委托给 `android.os.AsyncTask` 或 `javafx.concurrent.Task`。”
“你说对了，”莱戈拉斯说。“Callable 接口不关心任务参数，所以我们将重载构造函数来初始化它们，如你所记得的。参数不需要传递给平台特定的AsyncTask 执行器，它通过启动工作线程并返回任务结果来履行其职责。”
“为甘道夫大师欢呼三声！”矮人欢呼胜利。
“现在既然你已经掌握了所有要点，我可以揭开另一个棘手的问题吗？希望不是压垮你的最后一根稻草。”莱戈拉斯又笑了。“取消是另一种结果。对于耗时任务，用户必须有权中断它。此外，程序员可能还想停止不必要的作业——例如，渲染已经滑出边界的ListView单元格。对于资源受限的平台，一个可取消的异步计算是必须的……”
解决方案
“所以 `java.util.concurrent.FutureTask` 是关键，”矮人首席工匠站在椅子上，向他的船员解释道。“不是我们刚才讨论的 `FutureTask`，而是 JDK 中同名类。
“`java.util.concurrent.FutureTask` 实现 `RunnableFuture<V>` 接口，该接口扩展了 `Runnable` 和 `Future<V>`，因此对取消相关的方法具有具体实现：`cancel()`、`isCancelled()`、`isDone()` 和 `get()`，后者将返回结果或异常。事实上，`android.os.AsyncTask` 和 `javafx.concurrent.Task` 都在内部使用了这个类！唯一的区别是 Android 的 `AsyncTask` 嵌入了 `ThreadPoolExecutor` 并且可以单独使用，而 JavaFX 的 `Task` 没有。”
“由于可取消性是必需的，我们的 `FutureTask` 可以将相关请求委托给嵌入的 JDK `FutureTask`。这将是一个快速的解决方案。然而，一个更好的解决方案，正如我与莱戈拉斯讨论过的，不是在任务和任务执行器中复制 `FutureTask`，而是通过工厂，让我们的 `FutureTask` 直接继承平台特定的AsyncTask类。换句话说，协作图的右半部分将简化为平台无关的 `ThreadPoolExecutor`，而左半部分将更繁重但更精确！”
“重构！重构！”工匠们挥舞着锤子、斧头和咖啡杯喊道。
休息时间
白袍巫师甘道夫坐在一个绿色营地里，读着一只鹰送来的剧本。“太棒了，”巫师喃喃自语，一半自言自语地笑着。“他们修改了我的设计，协作图。然而，核心组件保持不变：参数、工作线程和结果；接口也是如此。
“从 `android.os.AsyncTask` 的源代码，到如何通过 `AyncExecutor` 挂钩回指定任务，然后确认 `ThreadPoolExecutor` 的角色，接着是 JavaFX 中的任务类，然后是跨线程的结果传递。此外还有取消……好吧，跨平台 AsyncTask 处理的协调终于来了。”
皮平和梅利，两个年轻的霍比特人拿着营地里的设备，听到了这些话，互相看了一眼，笑了起来。
真正的和谐是在冲突的灰烬燃烧之前不会萌芽的。
历史
2015-07-25：第 1 版
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