Android知识体系(2)

Android知识体系(1)
Android知识体系(2)

十一.Handler机制

1、定义&作用

定义：Android中线程之间消息传递、异步通信的机制。
作用：将工作线程的消息传递到UI主线程中，从而是实现工作线程对主线程的更新，避免线程操作的不安全。

2、原理

相关组件：
· Handler:消息处理者，添加消息Message到MessageQueue中，再通过Looper循环取出消息。
主要方法：handler.post()、handler.sendMessage()、handler.dispatchMessage()、handler.handleMessage()
· Message:存储需要操作的数据
· MessageQueue：存放消息的数据结构
主要方法:queue.enqueueMessage()
· Looper：消息循环
主要方法：looper.prepare()、looper.loop()

在主线程中创建Looper和MessageQueue，通过handler.sendMessage或者handler.post发送消息进入MessageQueue。
Looper不断的循环从消息队列中取出消息，发送给消息创建者handler。handler接收消息，在handleMessage方法中处理。


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相关资料文章：
Android异步通信：手把手带你深入分析 Handler机制源码
Android异步通信：这是一份Handler消息传递机制的使用教程
Android 多线程：你的 Handler 内存泄露 了吗？

十二.自定义view

  • 如图所示

    • img

  • View的绘制是从上往下一层层迭代下来的。DecorView-->ViewGroup（--->ViewGroup）-->View ，按照这个流程从上往下，依次measure(测量),layout(布局),draw(绘制)。

    • img

  • View分类:(1)单一视图 (2)视图组ViewGroup
    无论是measure过程、layout过程、draw过程都是从树的根节点开始(即树形结构的顶端)，view的位置是相对于父view而言的。

1、onMeasure 测量

作用：决定view的大小

  • onMeasure 过程
    顶层ViewGroup->measure->onMeasure->measureChildren->子View->measure->onMeasure->测量完毕
    ViewGroup的测量过程需要重写onMeasure方法，根据布局的特性重写。

  • measureSpec测量规格
    measureSpec(测量规格 32位的int值) = mode(测量模式 高2位 31.32位) + size(具体大小 低30位)
    MeasureSpec.getMode()获取mode
    MeasureSpec.getSize()获取size
    MeasureSpec.makeMeasureSpec(size,mode)根据传入的size和mode返回对应的measureSpec

  • mode测量模式分为三类：
    (1)UNSPECIFIED：未指明大小，父视图不约束子视图
    (2)EXACTLY：明确大小，父视图为子视图明确指定一个确切的尺寸 使用match_parent或具体数值
    (3)AT_MOST：最大尺寸，父视图为子视图指定一个最大尺寸 wrap_content

2、onLayout 布局

作用：获取四个顶点，决定View的位置。

  • 布局过程
    布局过程也是自上而下，不同的是ViewGroup先调用onLayout让自己布局，然后再让子View布局，而onMeasure是先测量子View的大小再确定自身大小。
    (1).单视图不需要实现该方法，视图组需要实现onLayout()来对子view进行布局
    (2).对于单视图确定位置是在基类layout()中方法确定的，对于视图组自身位置也是layout()方法确定。layout主要用来确定子view的位置
    (3).layout方法中确定位置的方法是setFrame和setOpticalFrame
    (4).在视图组中，复写onLayout方法。在其中遍历子view,对于每个view依次调用layout->onLayout

3、onDraw 绘制

作用：显示内容

  • 绘制过程
    绘制背景、绘制内容、绘制子view、绘制装饰器
    draw -> drawBackground -> onDraw -> dispatchDraw -> onDrawScrollBars
    自定义View可重写onDraw以绘制不同内容

4、invalidate/postInvalidate/requestLayout

  • invalidate\postInvalidate
    作用：都是调用onDraw方法达到重新绘制的目的
    区别：invalidate只能在主线程中调用，postInvalidate能在子线程中调用，postInvalidate内部使用了handler\message机制最终还是掉用invalidate方法。

  • requestLayout
    作用：调用onMeasure\onLayout重新测量和布局，有可能调用onDraw重新绘制。

5、ViewRoot/DecorView

  • ViewRoot(实际是ViewRootImpl)：连接WindowManagerService和DecorView(最层级的View)的桥梁。View的三大流程均是通过ViewRootImpl来实现的。
  • DecorView：顶级View，本身是一个FrameLayout。分为标题栏和内容栏，内容栏的id是R.android.id.content。Activity中的setContentView()方法最终是通过window.setContentView()
    添加到DecorView的内容栏中。

6、View的绘制流程

  • View的绘制流程是从ViewRoot的performTraversals方法开始：
  • performTraversals会依次调用performMeasure\performLayout\performDraw，分别完成顶层View的测量、布局、绘制。
    过程中会对子View完成测量、布局、绘制。

7、getMeasuredHeight 和 getHeight 方法的区别（同理getMeasuredWith/getWith）

  • 1、getMeasuredWidth是在onMeasure之后，getWidth是在onLayout之后。
    2、getMeasuredHeight方法返回的是测量后View的高度，与屏幕无关。getHeight返回的是屏幕显示的高度。当View没有超出屏幕时，他们的值
    是相等的，但当View超出屏幕显示时，getMeasuredHeight的值等于getHeight的值加上超出的高度。

  • 为什么有时候用getWidth()或者getMeasureWidth()得到0?
    View的绘制周期和Activity的生命周期不一致，所以在onCreate\onStart\onResume中调用方法都无法保证View测量、布局完成，所以获取的结果为0.

相关资料文章：
Android 绘制原理浅析【干货】

十三.多线程编程

1、为何有多线程？

  • 主线程(UI线程)
    • 在Android当中, 当应用启动的时候,系统会给应用分配一个进程,顺便一提,大部分应用都是单进程的,不过也可以通过设置来使不同组件运行在不同的进程中，
      在创建进程的同时会创建一个线程，应用的大部分操作都会在这个线程中运行。所以称为主线程，同时所有的UI控件相关的操作也要求在这个线程中操作，所以也称为UI线程。
  • 为何会有子线程
    • 因为所有的UI控件的操作都在UI线程中执行，如果在UI线程中执行耗时操作，例如网络请求等，就会阻塞UI线程，导致系统报ANR(Application Not Response)错误。
      因此对于耗时操作需要创建工作线程来执行而不能直接在UI线程中执行。这样就需要在应用中使用多线程，但是Android提供的UI工具包并不是线程安全的，也就是说不能直接在
      工作线程中访问UI控件，否则会导致不能预测的问题， 因此需要额外的机制来进行线程交互，主要是让其他线程可以访问UI线程。

2、AsyncTask

  • 定义：轻量级的异步任务类，内部封装了线程池、handler

  • 缺点：1、使用的是默认的线程池
    2、与Activity的生命周期不一致，在执行完doInBackground后才完结。
    3、容易造成内存泄漏，AsyncTask持有Activity的引用。
    4、当Activity生命周期异常后，AsyncTask结果丢失
    目前AsyncTask已被遗弃，推荐使用协程

3、ThreadPool

  • 线程池规则：

    • 当线程池中的核心线程数未达到最大时，启动一个核心线程去执行任务。
    • 如果核心线程数达到最大，任务会安排到任务队列中等待。
    • 核心线程达到最大、任务队列已满，启动一个非核心线程执行任务。
    • 核心线程最大、任务队列已满、非核心线程达到最大，线程池拒绝执行任务。

  • 优点：

    • 降低线程创建和销毁的系统开销
    • 线程复用，提高系统吞吐量
    • 执行大量异步任务时，提高性能
    • 提供了相关管理的API，使用方便
  • execute : 
    service.execute(new Runnable() {
   public void run() {
       System.out.println("execute方式");
   }
});
  • submit : 
      Future<Integer> future = service.submit(new Callable<Integer>() {
  
      @Override
      public Integer call() throws Exception {
          System.out.println("submit方式");
          return 2;
      }
  });
  try {
      Integer number = future.get();
  } catch (ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
  }
  • 线程池关闭：
    • 调用线程池的shutdown()或shutdownNow()方法来关闭线程池
    • shutdown原理：将线程池状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。
    • shutdownNow原理：将线程池的状态设置成STOP状态，然后中断所有任务(包括正在执行的)的线程，并返回等待执行任务的列表。
    • 中断采用interrupt方法，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。
      但调用上述的两个关闭之一，isShutdown()方法返回值为true，当所有任务都已关闭，表示线程池关闭完成，则isTerminated()方法返回值为true。
      当需要立刻中断所有的线程，不一定需要执行完任务，可直接调用shutdownNow()方法。

4、IntentService

  • 定义：可以在内部开启子线程执行耗时任务的服务。

  • 原理：继承至Service，内部封装了handler、looper、thread等用于子线程与主线程的交互。

5、TreadLocal

  • 定义：
    存储一个数据，对指定的线程可见。

  • 原理：
    通过使用当前线程的TreadLocalMap对set(value)的value进行存储，key为当前的TreadLocal。get()方法通过当前TreadLocal为key，在当前线程的TreadLocalMap中取值。

  • ThreadLocalMap
    在Tread类中有TreadLocalMap的成员变量。TreadLocalMap是一种存储K-V的数据结构，内部使用的是哈希表结构。

6、java内存分区和java内存模型(JMM)

  • 内存分区：
    ·程序计数器
    ·本地方法区
    - 存储与本地native方法交互的字节码
    ·虚拟机栈
    - 内部使用的 栈帧 结构：(1)局部变量表(2)操作数栈(3)动态连接(4)返回地址
    ·方法区
    - 存储类信息、元数据、常量池
    ·堆
    - 存储实例对象，GC作用的主要区域

  • JMM:
    规定所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存。线程中的工作内存保存了被线程使用的变量的主内存副本，线程对变量的操作都必须在工作内存中进行，
    不能直接读写主内存中的变量，不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量副本。线程间变量值的传递需要通过主内存来完成。

7、volatile

  • 轻量级线程同步，保证操作数据的可见性、有序性，不保证原子性

8、synchronized

  • 修饰普通方法、静态方法、代码块（this\object）

9、ReentrantLock

  • reentrantLock 可重入锁
    对比Synchronized那有些区别和优点？
    ·在语法上Synchronized是原生语法提供。在用法上可修饰方法、代码块。而reentrantLock需配合try-catch使用，并且需要手动释放锁。
    ·reentrantLock 等待可中断，是乐观锁，而Synchronized是独占锁，悲观锁。
    ·reentrantLock 可以添加多个锁条件
    ·reentrantLock 公平锁，多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁。reentrantLock也可通过构造方法设置为非公平锁。

10、Atomic原子类

  • 定义：适用于单个元素，能够保证一个基本数据类型、对象、或者数组的原子性。
    原子更新基本类型：AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicLong
    原子更新引用类型：AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference
    原子更新数组类型：AtomicLongArray、AtomicIntegerArray、AtomicReferenceArray
    原子更新对象属性：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater
  • 实现原理：
    • CAS(compare and swap):比较并交换 compareAndSwap(v,n,e)

相关资料文章：
ThreadLocal原理其实很简单
Java并发包中的Atomic原子类

十四.跨进程通信(IPC inter-process communication)

  • linux系统中使用到的IPC机制有：管道、共享内存、socket、binder(android)等。

1、Binder机制

  • Android系统为什么要选用Binder机制作为进程通信？
    答：
    ·binder数据传递只需要拷贝一次，效率较高
    ·安全性能高，通过给应用分配UID来鉴别应用的身份
    Android中的binder机制是一种高效率、安全性能高的进程通信方式

  • 实现原理：
    · 进程隔离：系统为确保自身的安全稳定，将系统内核空间和用户空间分离开来。用户空间的进程要进行交互需要通过内核空间来驱动整个过程。
    · C/S结构：Binder作为一个Service的实体，对象提供一系列的方法来实现服务端和客户端之间的请求，只要client拿到这个引用就可以进行通信。
    （binder对象是一个可以跨进程引用的对象，它的实体位于一个进程中，而它的引用却遍布系统的各个进程中）
    · 通信模型：
    · Server : 跨进程服务端，运行在某个进程，通过Binder驱动在ServiceManager中注册
    · Client : 跨进程客户端，运行在某个进程，通过Binder驱动获取ServiceManager中的服务
    · ServiceManager : 提供服务的注册和查询，运行在SystemServer进程
    · Binder驱动：前三者位于用户空间，binder驱动位于内核空间，其实现方式和驱动差不多，负责进程之间Binder通信的建立，Binder在进程中的传递，Binder引用计数管理，
    数据包在进程之间的传递和交互。
    · 内存映射：Memory Map，将用户空间的一块内存地址映射到内核空间，映射关系建立后，用户对这块内存的修改可以直接反应到内核空间中。
    减少了数据拷贝的次数，实现用户空间和内核空间的高效互动。

    (1)Binder驱动在内核空间中创建了一个数据接收缓存区
    (2)并在内核空间开辟了一个内核缓存区，建立内核缓存区和数据接收缓存区的映射关系，以及数据接收缓存区和用户空间地址的映射关系。
    (3)发送方进程通过copy_to_user函数将数据发送到内核缓存区，由于内核缓存区与数据接收区存在映射，而数据接收缓存区和用户空间地址映射，所以相当于把数据发送到
    接收方的用户空间。

2、AIDL(android interface definition language) Android接口定义语言

  • 定义：Android接口定义语言，是一套模板代码，让某个service与多个应用程序组件之间跨进程通信。

相关资料文章：
Android Binder原理（一）

十五.图片相关（bitmap加载、处理、缓存）

1、Bitmap加载（本地、网络）

  • 原生方法加载网络图片
 private Bitmap returnBitmapFormUrl(String url) {
        long l1 = System.currentTimeMillis();
        Bitmap bitmap = null;
        HttpURLConnection connection = null;
        InputStream inputStream = null;
        URL myUrl = null;
        try {
            myUrl = new URL(url);
            connection = (HttpURLConnection) myUrl.openConnection();
            connection.setReadTimeout(6000);
            connection.setConnectTimeout(6000);
            connection.setDoInput(true);
            connection.connect();
            inputStream = connection.getInputStream();
            bitmap = BitmapFactory.decodeStream(inputStream);
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if(inputStream != null){
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            l1 = System.currentTimeMillis();
        }
        return bitmap;
    }
  • 使用三方插件Glide

2、Bitmap处理（保存、压缩）

  • 保存图片至相册
private void saveImageToFile(Context context, Bitmap bitmap) {
        File appDir = new File(Environment.getExternalStorageState(), "test");
        if (!appDir.exists()) {
            appDir.mkdir();
        }
        String fileName = System.currentTimeMillis() + ".jpg";
        File file = new File(appDir, fileName);
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
            bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 100, fos);
            fos.flush();
            fos.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            MediaStore.Images.Media.insertImage(context.getContentResolver(), file.getAbsolutePath(), fileName, null);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Intent intent = new Intent();
        intent.setAction(Intent.ACTION_MEDIA_SCANNER_SCAN_FILE);
        intent.setData(Uri.parse("file://"+file.getAbsolutePath()));
        context.sendBroadcast(intent);
    }
  • 图片压缩
    • Bitmap.compress() 质量压缩，不会对内存产生影响
    • BitmapFactory.Options.inSampleSize 内存压缩

3、大图加载

  • BitmapFactory.decodeStream(): 获取图片

  • BitmapFactory.Option(): 设置图片相关参数（设置显示大小、缩放比例等）
    option.inSimpleSize = 2

  • BitmapRegionDecoder: 图片局部展示

4、图片缓存

  • LurCache
    内部采用LinkedHashMap存储数据，其最重要的方法trimToSize是用来移除最少使用的缓存和使用最久的缓存，并添加最新的缓存到队列中。

5、图片占用内存

  • getByteCount/getAllocationByteCount

  • with * height * 单个像素内存大小

6、如何避免加载图片出现OOM?

  • 加载图片前，获取图片占用内存大小，决定是否压缩
  • 对比源图片宽高和控件宽高，决定是否缩放 BitmapFactory.Options的inJustDecodeBounds属性设置为true，解析一次图片获取图片宽高
  • 采用局部加载BitmapRegionDecoder
  • 多张图片的采用弱引用
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