android网络业务的封装与调度

手机客户端程序由于网络宽带的约束，尤其在GPRS网络环境下，大数据量的网络交互很大程度上降低应用的响应，影响用户体验。比如，如果做一个手机网盘客户端，在后台上传文件时(大数据量的交互)，获取文件列表（命令类的交互）这个过程就显得太别慢。而我们的要求是希望这些命令类操作能尽快得到响应。

通常，在手机客户端，我们设计一个网络操作的管理器，来统一管理这些需要联网的操作。

具体做法是把网络操作封装成一个Command(或者说是Task)，管理器实现特定的调度规则来调度运行这些Task。

这样做的好处至少有三：

一. 用Command封装了网络操作，使得这些操作与上传的业务分离，解除了强耦合。

二. 可以根据网络情况来确定来采用不同的调度规则，提高用户体验。

三. 重用，这些Task和TaskManager的代码在别的手机应用上基本上能照搬过去。

四.扩展，当应用需要扩展新的业务时，只有扩展一个新的Command(或者说是Task)，接受调度即可，易于扩展。

例子：

还是以上文提到的微盘为例，可以概括我们对管理器的设计要求有：

在Wifi网络环境下：

一：各种网络操作可以并行运行。

在GPRS网络环境下：

二：支持优先级抢占调度，命令类操作的优先级比数据传输类的优先级高，当命令类的Task（获取文件列表）提交后，打断数据传输的Task（如上传，下载），等命令类的任务运行完毕，再接着运行数据类任务（断点上传，下载）。

二：同一个优先级的任务可以并行运行，如多个命令一起在网络上传输。

实现思路：

TaskManager ：

1. TaskManager开辟一个后台线程进行调度工作。

2. 由于要支持多个优先级的抢占调度，我们需要两个队列来维护运行中的Task和等待中的Task。

3. 由于Task的调度是基于优先级的，我们可以使用优先级队列，运行队列采用PriorityQueue，等待队列使用PriorityBlockingQueue，当没有网络业务需要运行时，调度线程阻塞挂起，避免空转。

4.TaskManager设计为单一实例（单一模式）。

5. 每个Task被调度运行时，该Task被从等待队列移动运行队列，当Task执行完毕时，从运行队列删除，唤醒调度线程进行新的调度。

下面是简单的设计代码：

www.2cto.com

public final class TaskEngine implements Runnable{

private PriorityQueue<Task> runningQueue;//运行的task队列

private PriorityBlockingQueue<Task> readyQueue;//就绪的task队列,准备接受调度的task列表

private final AtomicLong taskIdProducer = new AtomicLong(1);//Task Id生成器

private Object sheduleLock = new Object();//同步锁

private static TaskEngine instance;

public long addTask(BusinessObject bo){

　　Task task = new Task(bo);

　　long newTaskId = taskIdProducer.incrementAndGet();

　　task.setTaskId(newTaskId);

　　if(this.isWifiNetWork()){ //WIFI网络

　　synchronized(sheduleLock){

　　runningQueue.add(task);

　　}

　　new Thread(task).start();

　　}else{ //GPRS网络

　　if(readyQueue.offer(task)){ //task入就绪队列

　　final ReentrantLock lock = this.lock;

　　lock.lock();

　　try{

　　needSchedule.signal(); //唤醒调度线程重新调度

　　}finally{

　　lock.unlock();}

　　}

}

return newTaskId;

}

public final void run(){//task调度逻辑

....

....

}

//挂起调度线程 当不需要调度时

private void waitUntilNeedSchedule() throws InterruptedException

{

.....

}

}

Task：

1. 对要执行的网络操作的封装。

2. Task执行完毕时，发Task结束信号，唤醒调度线程进行新的调度

3. Task要实现Comparable接口，才能让TaskManager的两个队列自动其包含的Task排序。

下面是简单的设计代码：

public class Task implements Runnable,Comparable<Task>{

private long taskId;

private BusinessObject bo;//封装网络操作的业务对象的抽象父类，

//它封装了具体的Command,保证了业务扩展中Task的接口不变

@Override

public void run() {

　　this.onTaskStart();

　　this.bo.execute();

　　this.onTaskEnd();

}

private voidonTaskStart()

{...}

public int getPriority()

{...}

public void setPriority(intpriority)

{...}

@Override

public int compareTo(Task object1) {

return this.getPriority()>object1.getPriority()?-1:1;

}

}　

小注意事项：

Android对PriorityQueue的实现和Jdk中的实现有点不一样。

(PriorityQueue.java在android中的代码路径是usr\dalvik\libcore\luni\src\main\java\java\util)

PriorityQueue.remove(Object o) ;//从PriorityQueue中删除一个元素。

对于完成这个删除操作android和jdk都是分两个过程实现，一，找出待删除元素的索引index，二，删除index所在元素。

在JDK中，是通过调用元素的equals方法来找到待删除元素的索引，

private int indexOf(Object o) {

if (o != null) {

for (int i = 0; i < size; i++)

if (o.equals(queue[i]))

return i;

}

return -1;

}

在android中，是间接调用元素的compareTo方法判断结果是否为0来找到待删除元素的索引，

int targetIndex;

for (targetIndex = 0; targetIndex < size; targetIndex++) {

if (0 == this.compare((E) o, elements[targetIndex])) {

break;

}

}

private int compare(E o1, E o2) {

if (null != comparator) {

return comparator.compare(o1, o2);

}

return ((Comparable<? super E>) o1).compareTo(o2);

}

所以为了Task能在执行完毕时从PriorityQueue找到这个Task并删除之，需要在compareTo方法里在优先级相等时

返回0。

@Override

public int compareTo(Task object1) {

if(this.getPriority()==object1.getPriority())

return 0;

return this.getPriority()>object1.getPriority()?-1:1;

}

当是这样运行PriorityQueue.remove(Object o) 逻辑上只能删除PriorityQueue里第一个优先级与被删除的元素

优先级相等的元素（可能是待删除的元素也可能不是），有误删的可能，需要做如下修改：

@Override

public int compareTo(Task object1) {

if(this.getPriority()==object1.getPriority() && this.equals(object1))

return 0;

return this.getPriority()>object1.getPriority()?-1:1;

}

这样才能正确执行remove(Object o)，删除指定的对象o。

个人觉得android这样设计使得remove(Object o)复杂化了，不然JDK中那么简洁。语义上也不是那么好懂了，

因为按通常理解，equals是判断两个对象是否相等，compareTo可能是对象的某个属性的比较(类别数据库中的order by)，

而现在执行PriorityQueue.remove(Object o)，这个对象o明明在容器PriorityQueue中，却删除不了，除非去翻看android中PriorityQueue的实现代码，然后重写compareTo这个方法。这样的API使用时比较容易出错，应该不符号良好的API设计规范

吧。

完整的代码实现如下：

View Code

1 * @类名：TaskEngine

2 * @创建：baiyingjun ([e-mail])

3 * @创建日期：2011-7-7

4 * @说明：task调度引擎

5 ***************************************************/

6 public final class TaskEngine implements Runnable{

7

8 private static final String TAG=Log.makeTag(TaskEngine.class);

9

10 private PriorityQueue<Task> runningQueue;//运行的task队列

11

12 private PriorityBlockingQueue<Task> readyQueue;//就绪的task队列,准备接受调度的task列表

13

14 private final AtomicLong taskIdProducer = new AtomicLong(1);

15

16 private Object sheduleLock = new Object();//调度锁

17

18 private static TaskEngine instance;

19

20 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

21

22 private final Condition needSchedule = lock.newCondition();

23

24 private Task currentTask;//准备接受调度的task

25

26 private Context mAppContext;

27

28 /**

29 * add BusinessObject to taskEngine

30 */

31 public long addTask(BusinessObject bo) throws NetworkNotConnectException{

32 Task task = new Task(bo);

33 long newTaskId = taskIdProducer.incrementAndGet();

34 task.setTaskId(newTaskId);

35 if(Log.DBG){

36 Log.d(TAG, "Add task with task id "+newTaskId+", priority "+task.getPriority());

37 }

38

39 if(this.isWifiNetWork()){ //WIFI网络

40 synchronized(sheduleLock){

41 runningQueue.add(task);

42 }

43 new Thread(task).start();

44 }else{ //GPRS网络

45 if(readyQueue.offer(task)){ //task入就绪队列

46 if(Log.DBG)

47 Log.d(TAG, "add task " +task.bo.methodName+" "+task.taskId+" to ready queue");

48 final ReentrantLock lock = this.lock;

49 lock.lock();

50 try{

51 needSchedule.signal(); //唤醒调度线程重新调度

52 }finally{

53 lock.unlock();

54 }

55 }

56 //schedule();

57 }

58 return newTaskId;

59 }

60

61 private TaskEngine(Context context){

62 mAppContext = context;

63 runningQueue = new PriorityQueue<Task>();

64 readyQueue = new PriorityBlockingQueue<Task>();

65 new Thread(this).start();

66 Log.i(TAG, "shedule thread working");

67 }

68

69 public synchronized static TaskEngine getInstance(Context context){

70 Context appContext = context.getApplicationContext();

71 if(instance==null || instance.mAppContext!=appContext){

72 instance=new TaskEngine(appContext);

73 }

74 return instance;

75 }

76

77 protected boolean isWifiNetWork() throws NetworkNotConnectException{

78 return NetworkManager.isWIFINetWork(mAppContext);

79 }

80

81 /**

82 * task调度逻辑

83 */

84 public final void run(){

85 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);

86 while(true){

87 try {

88 if(this.isWifiNetWork()){

89 Task task = this.readyQueue.take();

90 if(task !=null){

91 synchronized(sheduleLock){

92 runningQueue.add(task);

93 }

94 new Thread(task).start();

95 }

96 }

97 else{//非wifi网络

98 //空就绪队列，空运行队列，等待直到有任务到来

99 if(this.readyQueue.size()==0 && runningQueue.size()==0){

100 currentTask=readyQueue.take();

101 synchronized(sheduleLock){

102 runningQueue.add(currentTask);

103 }

104 new Thread(currentTask).start();

105 }

106 //抢占式调度（就绪队列非空，运行队列优先级比就绪队列优先级低）

107 else if(readyQueue.size()>0 &&

108 this.readyQueue.element().getPriority()>=this.getMaxPriority()){

109 currentTask = readyQueue.take();

110 if(currentTask.getPriority()>this.getMaxPriority()){//暂停低优先级的任务运行

111 synchronized(sheduleLock){

112 for(int i=0;i<runningQueue.size();i++){

113 Task toStopTask =runningQueue.remove();

114 //因为任务调度，将低优先级的任务暂时给冻结起来

115 toStopTask.setState(Task.STATE_FROST);

116 readyQueue.add(toStopTask);

117 }

118 }

119 }

120 //运行被调度的任务

121 runningQueue.add(currentTask);

122 new Thread(currentTask).start();

123 }else {//等高优先级的任务运行完毕

124 waitUntilNeedSchedule();

125 }

126 }

127

128 }catch (InterruptedException e) {

129 Log.e(TAG, "Schedule error "+e.getMessage());

130 } catch (NetworkNotConnectException e) {

131 // TODO Auto-generated catch block

132 e.printStackTrace();

133 }

134 }

135 }

136

137 /*

138 * 等待，直到就绪队列里的最高优先级比当前运行优先级高，或者就绪队列为空时等待运行队列运行完毕

139 */

140 private void waitUntilNeedSchedule() throws InterruptedException{

141 final ReentrantLock lock = this.lock;

142 lock.lockInterruptibly();

143 try {

144 try{

145 while ((readyQueue.size()>0

146 && readyQueue.element().getPriority()<getMaxPriority())//等高优先级的任务运行完毕

147 || (readyQueue.size()==0 && runningQueue.size()>0) ){//或者等运行队列运行完毕

148 if(Log.DBG)

149 Log.d(TAG, "waiting sheduling........");

150 needSchedule.await();

151 }

152 }

153 catch (InterruptedException ie) {

154 needSchedule.signal(); // propagate to non-interrupted thread

155 throw ie;

156 }

157 } finally {

158 lock.unlock();

159 }

160 }

161

162 /**

163 * Hand the specified task ,such as pause,delete and so on

164 */

165 public boolean handTask(long taskId,int handType) {

166 Log.i(TAG, "set task`s state with taskId "+taskId);

167 synchronized(this.sheduleLock){

168 //如果在运行队列里，取消该任务

169 Iterator<Task> runningItor= this.runningQueue.iterator();

170 while(runningItor.hasNext()){

171 Task task = runningItor.next();

172 boolean b = task.equals(this);

173 if(task.getTaskId()==taskId){

174 runningQueue.remove(task);

175 task.setState(handType);

176 Log.i(TAG, "set runningQueue taskId = "+taskId + " state " + handType);

177 return true;

178 }

179 }

180 //如果在就绪队列里，删除

181 Iterator<Task> readyItor= this.readyQueue.iterator();

182 while(readyItor.hasNext()){

183 Task task = readyItor.next();

184 if(task.getTaskId()==taskId){

185 // readyQueue.remove(task);

186 task.setState(handType);

187 Log.i(TAG, "set readyQueue taskId = "+taskId + " state " + handType);

188 return true;

189 }

190 }

191 return false;

192 }

193 }

194 /***

195 * 获取运行队列任务的最高优先级

196 */

197 private int getMaxPriority(){

198 if(this.runningQueue==null || this.runningQueue.size()==0)

199 return -1;

200 else{

201 return this.runningQueue.element().getPriority();

202 }

203 }

204

205 /***************************************************

206 * @类名：Task

207 * @创建：baiyingjun ([e-mail])

208 * @创建日期：2011-7-7

209 * @说明：业务对象的包装成可运行实体

210 ***************************************************/

211 public class Task implements Runnable,Comparable<Task>{

212

213 //运行

214 public static final int STATE_INIT = -1;

215 //运行

216 public static final int STATE_RUN = 0;

217 //停止

218 public static final int STATE_STOP = 1;

219 //暂停

220 public static final int STATE_PAUSE = 2;

221 //取消

222 public static final int STATE_CANCLE = 3;

223 //冻结，如果在GPRS下，因为线程调度的时候低优先级的被放readyqueue里的时候，要把这个任务暂时给“冻结”起来

224 public static final int STATE_FROST = 4;

225

226 private long taskId;

227

228 private BusinessObject bo;

229

230 public Task(){

231

232 }

233

234 public Task(BusinessObject bo){

235 this.bo=bo;

236 }

237

238 @Override

239 public void run() {

240 this.onTaskStart();

241 this.bo.execute();

242 this.onTaskEnd();

243 }

244

245 private void onTaskStart(){

246 this.bo.setmState(STATE_RUN);

247 }

248

249 public long getTaskId() {

250 return taskId;

251 }

252

253 public void setTaskId(long taskId) {

254 this.taskId = taskId;

255 }

256

257 public int getPriority() {

258 return this.bo.getPriority();

259 }

260

261 public void setPriority(int priority) {

262 this.bo.setPriority(priority);

263 }

264

265 /*

266 * compare task priority

267 */

268 @Override

269 public int compareTo(Task object1) {

270 if(this.getPriority()==object1.getPriority()&& this.equals(object1))

271 return 0;

272 return this.getPriority()>object1.getPriority()?-1:1;

273 }

274

275 public void setState(int state){//设置当前运行的task的state

276 this.bo.setmState(state);

277 Log.d(TAG, "Set task "+this.bo.methodName+" "+this.taskId + " state " + state);

278 }

279

280 private void onTaskEnd(){//运行完毕后从taskengine运行队列里删除

281 if(Log.DBG){

282 Log.d(TAG, "task "+this.bo.methodName+" "+taskId+" End");

283 }

284 if(this.bo.getmState() == STATE_FROST)//因为调度停止了该业务

285 return;

286

287 final ReentrantLock lock = TaskEngine.this.lock;

288 lock.lock();

289 try{

290 boolean removed = runningQueue.remove(this); //remove from running queue

291 assert removed;

292 if(Log.DBG)

293 Log.d(TAG, this.bo.methodName+" "+this.taskId+" remove from runningQueue");

294 needSchedule.signal(); //唤醒调度线程重新调度

295 }finally{

296 lock.unlock();

297 }

298 }

299

300 @Override

301 public boolean equals(Object o) {

302 // TODO Auto-generated method stub

303 if(this==o){

304 return true;

305 }

306 if(o instanceof Task){

307 return taskId==((Task)o).taskId;

308 }

309 return false;

310 }

311 }

312

313 }完

拾漏补遗:

1.补充最初的设计类图（可能与代码不太一致，但能说明问题）

1 /***************************************************

2 * @类名：BusinessObject

3 * @创建：baiyingjun ([e-mail])

4 * @创建日期：2011-7-6

5 * @说明：抽象的业务，扩展的网络业务要继承这个类并实现抽象方法execute()

6 ***************************************************/

7 public abstract class BusinessObject {

8

9 public static final int LOWEST_PRIORITY=1;//最低优先级

10

11 public static final int LOW_PRIORITY=2;//低优先级

12

13 public static final int NORMAL_PRIORITY=3;//正常优先级

14

15 public static final int HIGH_PRIORITY=4;//高优先级

16

17 public static final int HIGHEST_PRIORITY=5;//最高优先级

18

19 protected BusinessListener listnener;//运行业务的回调

20

21 protected Context mContext;

22

23 private long taskId;

24

25 protected Map<String,Object> params;//运行业务需要的参数

26

27 private int priority;

28

29 public int getPriority() {

30 return priority;

31 }

32

33 public void setPriority(int priority) {

34 this.priority = priority;

35 }

36

37 //设置回调

38 public void addBusinessListener(BusinessListener listnener){

39 this.listnener=listnener;

40 }

41

42 public long doBusiness() throws NetworkNotConnectException{

43 taskId= TaskEngine.getInstance(mContext).addTask(this);

44 return taskId;

45 }

46

47 public abstract void execute();

48 }