寫(xiě)在前面的話

一個(gè)Android應(yīng)用就是一個(gè)Linux進(jìn)程，每個(gè)應(yīng)用在各自的進(jìn)程中運(yùn)行，互不干擾，比較安全。

一個(gè)應(yīng)用對(duì)應(yīng)一個(gè)主線程，就是通常所說(shuō)的UI線程，android遵守的就是單線程模型，所以說(shuō)Ui操作不是線程安全的并且這些操作必須在UI線程中執(zhí)行。

本文是對(duì)官方文檔的翻譯，原文鏈接：https://developer.android.com/guide/components/processes-and-threads.html

概述

當(dāng)某個(gè)應(yīng)用組件啟動(dòng)且該應(yīng)用沒(méi)有運(yùn)行其他任何組件時(shí)，Android 系統(tǒng)會(huì)使用單個(gè)執(zhí)行線程為應(yīng)用啟動(dòng)新的 Linux 進(jìn)程。默認(rèn)情況下，同一應(yīng)用的所有組件在相同的進(jìn)程和線程（稱為“主”線程）中運(yùn)行。 如果某個(gè)應(yīng)用組件啟動(dòng)且該應(yīng)用已存在進(jìn)程（因?yàn)榇嬖谠搼?yīng)用的其他組件），則該組件會(huì)在此進(jìn)程內(nèi)啟動(dòng)并使用相同的執(zhí)行線程。 但是，您可以安排應(yīng)用中的其他組件在單獨(dú)的進(jìn)程中運(yùn)行，并為任何進(jìn)程創(chuàng)建額外的線程。

本文檔介紹進(jìn)程和線程在 Android 應(yīng)用中的工作方式。

一、進(jìn)程

默認(rèn)情況下，同一應(yīng)用的所有組件均在相同的進(jìn)程中運(yùn)行，且大多數(shù)應(yīng)用都不會(huì)改變這一點(diǎn)。 但是，如果您發(fā)現(xiàn)需要控制某個(gè)組件所屬的進(jìn)程，則可在清單文件中執(zhí)行此操作。

各類組件元素的清單文件條目—、、 和 —均支持 android:process 屬性，此屬性可以指定該組件應(yīng)在哪個(gè)進(jìn)程運(yùn)行。您可以設(shè)置此屬性，使每個(gè)組件均在各自的進(jìn)程中運(yùn)行，或者使一些組件共享一個(gè)進(jìn)程，而其他組件則不共享。 此外，您還可以設(shè)置 android:process，使不同應(yīng)用的組件在相同的進(jìn)程中運(yùn)行，但前提是這些應(yīng)用共享相同的 Linux 用戶 ID 并使用相同的證書(shū)進(jìn)行簽署。

此外， 元素還支持 android:process 屬性，以設(shè)置適用于所有組件的默認(rèn)值。

如果內(nèi)存不足，而其他為用戶提供更緊急服務(wù)的進(jìn)程又需要內(nèi)存時(shí)，Android 可能會(huì)決定在某一時(shí)刻關(guān)閉某一進(jìn)程。在被終止進(jìn)程中運(yùn)行的應(yīng)用組件也會(huì)隨之銷毀。 當(dāng)這些組件需要再次運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)將為它們重啟進(jìn)程。

決定終止哪個(gè)進(jìn)程時(shí)，Android 系統(tǒng)將權(quán)衡它們對(duì)用戶的相對(duì)重要程度。例如，相對(duì)于托管可見(jiàn) Activity 的進(jìn)程而言，它更有可能關(guān)閉托管屏幕上不再可見(jiàn)的 Activity 進(jìn)程。 因此，是否終止某個(gè)進(jìn)程的決定取決于該進(jìn)程中所運(yùn)行組件的狀態(tài)。 下面，我們介紹決定終止進(jìn)程所用的規(guī)則。

進(jìn)程生命周期

Android 系統(tǒng)將盡量長(zhǎng)時(shí)間地保持應(yīng)用進(jìn)程，但為了新建進(jìn)程或運(yùn)行更重要的進(jìn)程，最終需要清除舊進(jìn)程來(lái)回收內(nèi)存。 為了確定保留或終止哪些進(jìn)程，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)進(jìn)程中正在運(yùn)行的組件以及這些組件的狀態(tài)，將每個(gè)進(jìn)程放入“重要性層次結(jié)構(gòu)”中。 必要時(shí)，系統(tǒng)會(huì)首先消除重要性最低的進(jìn)程，然后是重要性略遜的進(jìn)程，依此類推，以回收系統(tǒng)資源。

重要性層次結(jié)構(gòu)一共有 5 級(jí)。以下列表按照重要程度列出了各類進(jìn)程（第一個(gè)進(jìn)程最重要，將是最后一個(gè)被終止的進(jìn)程）：

1、前臺(tái)進(jìn)程

用戶當(dāng)前操作所必需的進(jìn)程。如果一個(gè)進(jìn)程滿足以下任一條件，即視為前臺(tái)進(jìn)程：

托管用戶正在交互的 Activity（已調(diào)用 Activity 的 onResume() 方法）
托管某個(gè) Service，后者綁定到用戶正在交互的 Activity
托管正在“前臺(tái)”運(yùn)行的 Service（服務(wù)已調(diào)用 startForeground()）
托管正執(zhí)行一個(gè)生命周期回調(diào)的 Service（onCreate()、onStart() 或 onDestroy()）
托管正執(zhí)行其 onReceive() 方法的 BroadcastReceiver

通常，在任意給定時(shí)間前臺(tái)進(jìn)程都為數(shù)不多。只有在內(nèi)在不足以支持它們同時(shí)繼續(xù)運(yùn)行這一萬(wàn)不得已的情況下，系統(tǒng)才會(huì)終止它們。 此時(shí)，設(shè)備往往已達(dá)到內(nèi)存分頁(yè)狀態(tài)，因此需要終止一些前臺(tái)進(jìn)程來(lái)確保用戶界面正常響應(yīng)。

2、可見(jiàn)進(jìn)程

沒(méi)有任何前臺(tái)組件、但仍會(huì)影響用戶在屏幕上所見(jiàn)內(nèi)容的進(jìn)程。 如果一個(gè)進(jìn)程滿足以下任一條件，即視為可見(jiàn)進(jìn)程：

托管不在前臺(tái)、但仍對(duì)用戶可見(jiàn)的 Activity（已調(diào)用其 onPause() 方法）。例如，如果前臺(tái) Activity 啟動(dòng)了一個(gè)對(duì)話框，允許在其后顯示上一 Activity，則有可能會(huì)發(fā)生這種情況
托管綁定到可見(jiàn)（或前臺(tái)）Activity 的 Service
可見(jiàn)進(jìn)程被視為是極其重要的進(jìn)程，除非為了維持所有前臺(tái)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行而必須終止，否則系統(tǒng)不會(huì)終止這些進(jìn)程。

3、服務(wù)進(jìn)程

正在運(yùn)行已使用 startService() 方法啟動(dòng)的服務(wù)且不屬于上述兩個(gè)更高類別進(jìn)程的進(jìn)程。盡管服務(wù)進(jìn)程與用戶所見(jiàn)內(nèi)容沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，但是它們通常在執(zhí)行一些用戶關(guān)心的操作（例如，在后臺(tái)播放音樂(lè)或從網(wǎng)絡(luò)下載數(shù)據(jù)）。因此，除非內(nèi)存不足以維持所有前臺(tái)進(jìn)程和可見(jiàn)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行，否則系統(tǒng)會(huì)讓服務(wù)進(jìn)程保持運(yùn)行狀態(tài)。

4、后臺(tái)進(jìn)程

包含目前對(duì)用戶不可見(jiàn)的 Activity 的進(jìn)程（已調(diào)用 Activity 的 onStop() 方法）。這些進(jìn)程對(duì)用戶體驗(yàn)沒(méi)有直接影響，系統(tǒng)可能隨時(shí)終止它們，以回收內(nèi)存供前臺(tái)進(jìn)程、可見(jiàn)進(jìn)程或服務(wù)進(jìn)程使用。 通常會(huì)有很多后臺(tái)進(jìn)程在運(yùn)行，因此它們會(huì)保存在 LRU （最近最少使用）列表中，以確保包含用戶最近查看的 Activity 的進(jìn)程最后一個(gè)被終止。如果某個(gè) Activity 正確實(shí)現(xiàn)了生命周期方法，并保存了其當(dāng)前狀態(tài)，則終止其進(jìn)程不會(huì)對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生明顯影響，因?yàn)楫?dāng)用戶導(dǎo)航回該 Activity 時(shí)，Activity 會(huì)恢復(fù)其所有可見(jiàn)狀態(tài)。 有關(guān)保存和恢復(fù)狀態(tài)的信息，請(qǐng)參閱Activity文檔。

5、空進(jìn)程

不含任何活動(dòng)應(yīng)用組件的進(jìn)程。保留這種進(jìn)程的的唯一目的是用作緩存，以縮短下次在其中運(yùn)行組件所需的啟動(dòng)時(shí)間。 為使總體系統(tǒng)資源在進(jìn)程緩存和底層內(nèi)核緩存之間保持平衡，系統(tǒng)往往會(huì)終止這些進(jìn)程。

根據(jù)進(jìn)程中當(dāng)前活動(dòng)組件的重要程度，Android 會(huì)將進(jìn)程評(píng)定為它可能達(dá)到的最高級(jí)別。例如，如果某進(jìn)程托管著服務(wù)和可見(jiàn) Activity，則會(huì)將此進(jìn)程評(píng)定為可見(jiàn)進(jìn)程，而不是服務(wù)進(jìn)程。

此外，一個(gè)進(jìn)程的級(jí)別可能會(huì)因其他進(jìn)程對(duì)它的依賴而有所提高，即服務(wù)于另一進(jìn)程的進(jìn)程其級(jí)別永遠(yuǎn)不會(huì)低于其所服務(wù)的進(jìn)程。 例如，如果進(jìn)程 A 中的內(nèi)容提供程序?yàn)檫M(jìn)程 B 中的客戶端提供服務(wù)，或者如果進(jìn)程 A 中的服務(wù)綁定到進(jìn)程 B 中的組件，則進(jìn)程 A 始終被視為至少與進(jìn)程 B 同樣重要。

由于運(yùn)行服務(wù)的進(jìn)程其級(jí)別高于托管后臺(tái) Activity 的進(jìn)程，因此啟動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行操作的 Activity 最好為該操作啟動(dòng)服務(wù)，而不是簡(jiǎn)單地創(chuàng)建工作線程，當(dāng)操作有可能比 Activity 更加持久時(shí)尤要如此。例如，正在將圖片上傳到網(wǎng)站的 Activity 應(yīng)該啟動(dòng)服務(wù)來(lái)執(zhí)行上傳，這樣一來(lái)，即使用戶退出 Activity，仍可在后臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行上傳操作。使用服務(wù)可以保證，無(wú)論 Activity 發(fā)生什么情況，該操作至少具備“服務(wù)進(jìn)程”優(yōu)先級(jí)。 同理，廣播接收器也應(yīng)使用服務(wù)，而不是簡(jiǎn)單地將耗時(shí)冗長(zhǎng)的操作放入線程中。

二、線程

應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)名為“主線程”的執(zhí)行線程。 此線程非常重要，因?yàn)樗?fù)責(zé)將事件分派給相應(yīng)的用戶界面小工具，其中包括繪圖事件。 此外，它也是應(yīng)用與 Android UI 工具包組件（來(lái)自 android.widget 和 android.view 軟件包的組件）進(jìn)行交互的線程。因此，主線程有時(shí)也稱為 UI 線程。

系統(tǒng)絕對(duì)不會(huì)為每個(gè)組件實(shí)例創(chuàng)建單獨(dú)的線程。運(yùn)行于同一進(jìn)程的所有組件均在 UI 線程中實(shí)例化，并且對(duì)每個(gè)組件的系統(tǒng)調(diào)用均由該線程進(jìn)行分派。因此，響應(yīng)系統(tǒng)回調(diào)的方法（例如，報(bào)告用戶操作的 onKeyDown() 或生命周期回調(diào)方法）始終在進(jìn)程的 UI 線程中運(yùn)行。

例如，當(dāng)用戶觸摸屏幕上的按鈕時(shí)，應(yīng)用的 UI 線程會(huì)將觸摸事件分派給小工具，而小工具反過(guò)來(lái)又設(shè)置其按下?tīng)顟B(tài)，并將無(wú)效請(qǐng)求發(fā)布到事件隊(duì)列中。UI 線程從隊(duì)列中取消該請(qǐng)求并通知小工具應(yīng)該重繪自身。

在應(yīng)用執(zhí)行繁重的任務(wù)以響應(yīng)用戶交互時(shí)，除非正確實(shí)施應(yīng)用，否則這種單線程模式可能會(huì)導(dǎo)致性能低下。 特別地，如果 UI 線程需要處理所有任務(wù)，則執(zhí)行耗時(shí)很長(zhǎng)的操作（例如，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)或數(shù)據(jù)庫(kù)查詢）將會(huì)阻塞整個(gè) UI。一旦線程被阻塞，將無(wú)法分派任何事件，包括繪圖事件。從用戶的角度來(lái)看，應(yīng)用顯示為掛起。 更糟糕的是，如果 UI 線程被阻塞超過(guò)幾秒鐘時(shí)間（目前大約是 5 秒鐘），用戶就會(huì)看到一個(gè)讓人厭煩的“應(yīng)用無(wú)響應(yīng)”(ANR) 對(duì)話框。如果引起用戶不滿，他們可能就會(huì)決定退出并卸載此應(yīng)用。

此外，Android UI 工具包并非線程安全工具包。因此，您不得通過(guò)工作線程操縱 UI，而只能通過(guò) UI 線程操縱用戶界面。因此，Android 的單線程模式必須遵守兩條規(guī)則：

1、不要阻塞 UI 線程
2、不要在 UI 線程之外訪問(wèn) Android UI 工具包

工作線程

根據(jù)上述單線程模式，要保證應(yīng)用 UI 的響應(yīng)能力，關(guān)鍵是不能阻塞 UI 線程。如果執(zhí)行的操作不能很快完成，則應(yīng)確保它們?cè)趩为?dú)的線程（“后臺(tái)”或“工作”線程）中運(yùn)行。

例如，以下代碼演示了一個(gè)點(diǎn)擊偵聽(tīng)器從單獨(dú)的線程下載圖像并將其顯示在 ImageView 中：

public void onClick(View v) {
  new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
      Bitmap b = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");
      mImageView.setImageBitmap(b);
    }
  }).start();
}

乍看起來(lái)，這段代碼似乎運(yùn)行良好，因?yàn)樗鼊?chuàng)建了一個(gè)新線程來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)操作。 但是，它違反了單線程模式的第二條規(guī)則：不要在 UI 線程之外訪問(wèn) Android UI 工具包—此示例從工作線程（而不是 UI 線程）修改了 ImageView。這可能導(dǎo)致出現(xiàn)不明確、不可預(yù)見(jiàn)的行為，但要跟蹤此行為困難而又費(fèi)時(shí)。

為解決此問(wèn)題，Android 提供了幾種途徑來(lái)從其他線程訪問(wèn) UI 線程。以下列出了幾種有用的方法：

Activity.runOnUiThread(Runnable)
View.post(Runnable)
View.postDelayed(Runnable, long)
例如，您可以通過(guò)使用 View.post(Runnable) 方法修復(fù)上述代碼：

public void onClick(View v) {
  new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
      final Bitmap bitmap = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");
      mImageView.post(new Runnable() {
        public void run() {
          mImageView.setImageBitmap(bitmap);
        }
      });
    }
  }).start();
}

現(xiàn)在，上述實(shí)現(xiàn)屬于線程安全型：在單獨(dú)的線程中完成網(wǎng)絡(luò)操作，而在 UI 線程中操縱 ImageView。

但是，隨著操作日趨復(fù)雜，這類代碼也會(huì)變得復(fù)雜且難以維護(hù)。 要通過(guò)工作線程處理更復(fù)雜的交互，可以考慮在工作線程中使用 Handler 處理來(lái)自 UI 線程的消息。當(dāng)然，最好的解決方案或許是擴(kuò)展 AsyncTask 類，此類簡(jiǎn)化了與 UI 進(jìn)行交互所需執(zhí)行的工作線程任務(wù)。

使用 AsyncTask

AsyncTask 允許對(duì)用戶界面執(zhí)行異步操作。它會(huì)先阻塞工作線程中的操作，然后在 UI 線程中發(fā)布結(jié)果，而無(wú)需您親自處理線程和/或處理程序。

要使用它，必須創(chuàng)建 AsyncTask 子類并實(shí)現(xiàn) doInBackground() 回調(diào)方法，該方法將在后臺(tái)線程池中運(yùn)行。要更新 UI，必須實(shí)現(xiàn) onPostExecute() 以傳遞 doInBackground() 返回的結(jié)果并在 UI 線程中運(yùn)行，這樣，您即可安全更新 UI。稍后，您可以通過(guò)從 UI 線程調(diào)用 execute() 來(lái)運(yùn)行任務(wù)。

例如，您可以通過(guò)以下方式使用 AsyncTask 來(lái)實(shí)現(xiàn)上述示例：

public void onClick(View v) {
  new DownloadImageTask().execute("http://example.com/image.png");
}

private class DownloadImageTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {
  /** The system calls this to perform work in a worker thread and
   * delivers it the parameters given to AsyncTask.execute() */
  protected Bitmap doInBackground(String... urls) {
    return loadImageFromNetwork(urls[0]);
  }

  /** The system calls this to perform work in the UI thread and delivers
   * the result from doInBackground() */
  protected void onPostExecute(Bitmap result) {
    mImageView.setImageBitmap(result);
  }
}

現(xiàn)在 UI 是安全的，代碼也得到簡(jiǎn)化，因?yàn)槿蝿?wù)分解成了兩部分：一部分應(yīng)在工作線程內(nèi)完成，另一部分應(yīng)在 UI 線程內(nèi)完成。

下面簡(jiǎn)要概述了 AsyncTask 的工作方法，但要全面了解如何使用此類，您應(yīng)閱讀 AsyncTask 參考文檔：

可以使用泛型指定參數(shù)類型、進(jìn)度值和任務(wù)最終值
方法 doInBackground() 會(huì)在工作線程上自動(dòng)執(zhí)行
onPreExecute()、onPostExecute() 和 onProgressUpdate() 均在 UI 線程中調(diào)用
doInBackground() 返回的值將發(fā)送到 onPostExecute()
您可以隨時(shí)在 doInBackground() 中調(diào)用publishProgress()，以在 UI 線程中執(zhí)行 onProgressUpdate()
您可以隨時(shí)取消任何線程中的任務(wù)

注意：使用工作線程時(shí)可能會(huì)遇到另一個(gè)問(wèn)題，即：運(yùn)行時(shí)配置變更（例如，用戶更改了屏幕方向）導(dǎo)致 Activity 意外重啟，這可能會(huì)銷毀工作線程。 要了解如何在這種重啟情況下堅(jiān)持執(zhí)行任務(wù)，以及如何在 Activity 被銷毀時(shí)正確地取消任務(wù)，請(qǐng)參閱書(shū)架示例應(yīng)用的源代碼。

線程安全方法

在某些情況下，您實(shí)現(xiàn)的方法可能會(huì)從多個(gè)線程調(diào)用，因此編寫(xiě)這些方法時(shí)必須確保其滿足線程安全的要求。

這一點(diǎn)主要適用于可以遠(yuǎn)程調(diào)用的方法，如綁定服務(wù)中的方法。如果對(duì) IBinder 中所實(shí)現(xiàn)方法的調(diào)用源自運(yùn)行 IBinder 的同一進(jìn)程，則該方法在調(diào)用方的線程中執(zhí)行。但是，如果調(diào)用源自其他進(jìn)程，則該方法將在從線程池選擇的某個(gè)線程中執(zhí)行（而不是在進(jìn)程的 UI 線程中執(zhí)行），線程池由系統(tǒng)在與 IBinder 相同的進(jìn)程中維護(hù)。例如，即使服務(wù)的 onBind() 方法將從服務(wù)進(jìn)程的 UI 線程調(diào)用，在 onBind() 返回的對(duì)象中實(shí)現(xiàn)的方法（例如，實(shí)現(xiàn) RPC 方法的子類）仍會(huì)從線程池中的線程調(diào)用。由于一個(gè)服務(wù)可以有多個(gè)客戶端，因此可能會(huì)有多個(gè)池線程在同一時(shí)間使用同一 IBinder 方法。因此，IBinder 方法必須實(shí)現(xiàn)為線程安全方法。

同樣，內(nèi)容提供程序也可接收來(lái)自其他進(jìn)程的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。盡管 ContentResolver 和 ContentProvider 類隱藏了如何管理進(jìn)程間通信的細(xì)節(jié)，但響應(yīng)這些請(qǐng)求的 ContentProvider 方法（query()、insert()、delete()、update() 和 getType() 方法）將從內(nèi)容提供程序所在進(jìn)程的線程池中調(diào)用，而不是從進(jìn)程的 UI 線程調(diào)用。由于這些方法可能會(huì)同時(shí)從任意數(shù)量的線程調(diào)用，因此它們也必須實(shí)現(xiàn)為線程安全方法。

進(jìn)程間通信

Android 利用遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用 (RPC) 提供了一種進(jìn)程間通信 (IPC) 機(jī)制，通過(guò)這種機(jī)制，由 Activity 或其他應(yīng)用組件調(diào)用的方法將（在其他進(jìn)程中）遠(yuǎn)程執(zhí)行，而所有結(jié)果將返回給調(diào)用方。這就要求把方法調(diào)用及其數(shù)據(jù)分解至操作系統(tǒng)可以識(shí)別的程度，并將其從本地進(jìn)程和地址空間傳輸至遠(yuǎn)程進(jìn)程和地址空間，然后在遠(yuǎn)程進(jìn)程中重新組裝并執(zhí)行該調(diào)用。 然后，返回值將沿相反方向傳輸回來(lái)。 Android 提供了執(zhí)行這些 IPC 事務(wù)所需的全部代碼，因此您只需集中精力定義和實(shí)現(xiàn) RPC 編程接口即可。

要執(zhí)行 IPC，必須使用 bindService() 將應(yīng)用綁定到服務(wù)上。如需了解詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱服務(wù)開(kāi)發(fā)者指南。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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