Android的多进程

前言

上次面试被问到多进程的知识,回答不上来,真的感觉很羞耻。以下内容很多来自参考文章,侵删。

一、什么情况下要用到多进程

参考《Android多进程使用场景》,感谢。
常驻后台任务应用:类似音乐类、跑步健身类、手机管家类等长时间需要在后台运行的应用。这些应用的特点就是,当用户切到别的应用,或者关掉手机屏幕的时候,应用本身的核心模块还在正常运行,提供服务。如果因为手机内存过低,或者是进程重要性降低,导致应用被杀掉,后台服务停止,对于这些应用来说,就是灭顶之灾。合理利用多进程,将核心后台服务模块和其他UI模块进行分离,保证应用能更稳定的提供服务,从而提升用户体验。

多模块应用:
多进程还有一种非常有用的场景,就是多模块应用。比如我做的应用大而全,里面肯定会有很多模块,假如有地图模块、大图浏览、自定义WebView等等(这些都是吃内存大户),还会有一些诸如下载服务,监控服务等等,一个成熟的应用一定是多模块化的。

首先多进程开发能为应用解决了OOM问题,Android对内存的限制是针对于进程的,这个阈值可以是48M、24M、16M等,视机型而定,所以,当我们需要加载大图之类的操作,可以在新的进程中去执行,避免主进程OOM。

多进程不光解决OOM问题,还能更有效、合理的利用内存。我们可以在适当的时候生成新的进程,在不需要的时候及时杀掉,合理分配,提升用户体验。减少系统被杀掉的风险。

多进程还能带来一个好处就是,单一进程崩溃并不影响整体应用的使用。例如我在图片浏览进程打开了一个过大的图片,java heap 申请内存失败,但是不影响我主进程的使用,而且,还能通过监控进程,将这个错误上报给系统,告知他在什么机型、环境下、产生了什么样的Bug,提升用户体验。

再一个好处就是,当我们的应用开发越来越大,模块越来越多,团队规模也越来越大,协作开发也是个很麻烦的事情。项目解耦,模块化,是这阶段的目标。通过模块解耦,开辟新的进程,独立的JVM,来达到数据解耦目的。模块之间互不干预,团队并行开发,责任分工也明确。至于模块化开发与多进程的结合,后续会写一篇专门的文章来研究这个问题。

二、为什么要用多进程,举个例子

举个例子:
现在要做一款音乐播放器,现在有以下几种方案:
A. 在Activity中直接播放音乐。
B. 启动后台Service,播放音乐。
C. 启动前台Service,播放音乐。
D. 在新的进程中,启动后台Service,播放音乐。
E. 在新的进程中,启动前台Service,播放音乐。

在Android内存回收机制中,进程的oom_adj值越高,表示越容易被回收掉。参考《Android内存管理篇 - adj的概念与进程adj级别控制》,感谢。

image.png

我们依次根据【打开状态】、【按了Home键被切换状态】、【按了Back键被退出状态】,来查看各个方案下的oom_adj、oom_score、oom_score_adj的值。通过cat /proc/进程id/oom_adj可以看到当前进程的oom_adj值。

A. 在Activity中直接播放音乐。 0 7 9
B. 启动后台Service,播放音乐。0 7 9
C. 启动前台Service,播放音乐。 0 2 2
D. 在新的进程中,启动后台Service,播放音乐。 0 7 9 - 5
E. 在新的进程中,启动前台Service,播放音乐。 0 7 9 - 2

我们可以看到,E这个进程的值是2,像C方案,非常小,非常稳定,而且,我们还可以在系统进入后台后,手动杀掉主进程,使整个应用的内存消耗降到最低,内存低,优先级又高,E获得了今天的最稳定的方案奖。

多进程不光解决OOM问题,还能更有效、合理的利用内存。我们可以在适当的时候生成新的进程,在不需要的时候及时杀掉,合理分配,提升用户体验。减少系统被杀掉的风险。

三、多进程的android:process

默认情况下,同一应用的所有组件均在相同的进程中运行,且大多数应用都不会改变这一点。 但是,如果您发现需要控制某个组件所属的进程,则可在清单文件中执行此操作。

各类组件元素的清单文件条目activity、service、receiver 和 provider均支持 android:process 属性,此属性可以指定该组件应在哪个进程运行。您可以设置此属性,使每个组件均在各自的进程中运行,或者使一些组件共享一个进程,而其他组件则不共享。 此外,您还可以设置 android:process,使不同应用的组件在相同的进程中运行,但前提是这些应用共享相同的 Linux 用户 ID 并使用相同的证书进行签署。

此外,application元素还支持 android:process 属性,以设置适用于所有组件的默认值。

如果内存不足,而其他为用户提供更紧急服务的进程又需要内存时,Android 可能会决定在某一时刻关闭某一进程。在被终止进程中运行的应用组件也会随之销毁。 当这些组件需要再次运行时,系统将为它们重启进程。

决定终止哪个进程时,Android 系统将权衡它们对用户的相对重要程度。例如,相对于托管可见 Activity 的进程而言,它更有可能关闭托管屏幕上不再可见的 Activity 的进程。 因此,是否终止某个进程的决定取决于该进程中所运行组件的状态。(引自官方文档)

四、开启进程的方法

1.我们通常会使用修改清单文件的android:process来达到多进程的目的。如果android:process的value值以冒号开头的话,那么该进程就是私有进程,如果是以其他字符开头,那么就是公有进程,这样拥有相同 ShareUID 的不同应用可以跑在同一进程里。
2.通过JNI利用C/C++,调用fork()方法来生成子进程,一般开发者会利用这种方法来做一些daemon(守护进程)进程,来实现防杀保活等效果。

**ShareUID : **
ShareUserId,在Android里面每个app都有一个唯一的linux user ID,则这样权限就被设置成该应用程序的文件只对该用户可见,只对该应用程序自身可见,而我们可以使他们对其他的应用程序可见,这会使我们用到SharedUserId,也就是让两个apk使用相同的userID,这样它们就可以看到对方的文件。为了节省资源,具有相同ID的apk也可以在相同的linux进程中进行(注意,并不是一定要在一个进程里面运行),共享一个虚拟机。 ShareUserId的作用,数据共享、调用其他程序资源。

五、由多进程引起的问题

1)Application实例化多次
在Application的onCreate中获取进程Id来判断不同进程,然后做不同的事情。

String processName = this.getProcessName();
if (!TextUtils.isEmpty(processName) && processName.equals(this.getPackageName())) {
//判断进程名,保证只有主进程运行
//在这里进行主进程初始化逻辑操作                          
        Log.i(">>>>>>","oncreate");
}
public static String getProcessName() {
        try {
            File file = new File("/proc/" + android.os.Process.myPid() + "/" + "cmdline");
            BufferedReader mBufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(file));
            String processName = mBufferedReader.readLine().trim();
            mBufferedReader.close();
            return processName;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

2)针对静态成员的失效:
使用Intent或者aidl等进程通讯方式传递内容,不能用静态或单例模式。

3)针对文件共享问题:
多进程情况下会出现两个进程在同一时刻访问同一个数据库文件的情况。这就可能造成资源的竞争访问,导致诸如数据库损坏、数据丢失等。在多线程的情况下我们有锁机制控制资源的共享,但是在多进程中比较难,虽然有文件锁、排队等机制,但是在Android里很难实现。解决办法就是多进程的时候不并发访问同一个文件,比如子进程涉及到操作数据库,就可以考虑调用主进程进行数据库的操作。

4)针对断点调试问题:
调试就是跟踪程序运行过程中的堆栈信息,由于每个进程都有自己独立的内存空间和各自的堆栈,无法实现在不同的进程间调试。因此要改为同一进程:调试时去掉AndroidManifest.xml中android:process标签,这样保证调试状态下是在同一进程中,堆栈信息是连贯的。待调试完成后,再将标签复原。

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