本文翻譯自Android官方文檔

當(dāng)一個(gè)Android應(yīng)用程序組件啟動(dòng)時(shí)候，如果此時(shí)這個(gè)程序的其他組件沒(méi)有正在運(yùn)行，那么系統(tǒng)會(huì)為這個(gè)程序以單一線程的形式啟動(dòng)一個(gè)新的Linux 進(jìn)程。 默認(rèn)情況下，同一應(yīng)用程序下的所有組件都運(yùn)行再相同的進(jìn)程和線程（一般稱(chēng)為程序的“主”線程）中。如果一個(gè)應(yīng)用組件啟動(dòng)但這個(gè)應(yīng)用的進(jìn)程已經(jīng)存在了（因?yàn)檫@個(gè)應(yīng)用的其他組件已經(jīng)在之前啟動(dòng)了），那么這個(gè)組件將會(huì)在這個(gè)進(jìn)程中啟動(dòng)，同時(shí)在這個(gè)應(yīng)用的主線程里面執(zhí)行。然而，你也可以讓你的應(yīng)用里面的組件運(yùn)行在 不同的進(jìn)程里面，也可以為任何進(jìn)程添加額外的線程。

這片文章討論了Android程序里面的進(jìn)程和線程如何運(yùn)作的。

進(jìn)程

默認(rèn)情況下，同一程序的所有組件都運(yùn)行在相同的進(jìn)程里面，大多數(shù)的應(yīng)用都是這樣的。然而，如果你發(fā)現(xiàn)你需要讓你的程序里面的某個(gè)組件運(yùn)行在特定的進(jìn)程里面，你可以在manifest 文件里面設(shè)置。

manifest 文件里面為每一個(gè)組件元素—<activity>, <service>, <receiver>, 和<provider>—提供了 android:process 屬 性。通過(guò)設(shè)置這個(gè)屬性你可以讓組件運(yùn)行在特定的進(jìn)程中。你可以設(shè)置成每個(gè)組件運(yùn)行在自己的進(jìn)程中，也可以讓一些組件共享一個(gè)進(jìn)程而其他的不這樣。你還可以 設(shè)置成不同應(yīng)用的組件運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程里面—這樣可以讓這些應(yīng)用共享相同的Linux user ID同時(shí)被相同的證書(shū)所認(rèn)證。

<application> 元素也支持 android:process 屬性，設(shè)置這個(gè)屬性可以讓這個(gè)應(yīng)用里面的所有組件都默認(rèn)繼承這個(gè)屬性。

Android 可能在系統(tǒng)剩余內(nèi)存較少，而其他直接服務(wù)用戶的進(jìn)程又要申請(qǐng)內(nèi)存的時(shí)候shut down 一個(gè)進(jìn)程， 這時(shí)這個(gè)進(jìn)程里面的組件也會(huì)依次被kill掉。當(dāng)這些組件有新的任務(wù)到達(dá)時(shí)，他們對(duì)應(yīng)的進(jìn)程又會(huì)被啟動(dòng)。

在決定哪些進(jìn)程需要被kill的時(shí)候，Android系統(tǒng)會(huì)權(quán)衡這些進(jìn)程跟用戶相關(guān)的重要性。比如，相對(duì)于那些承載這可見(jiàn)的activities的 進(jìn)程，系統(tǒng)會(huì)更容易的kill掉那些承載不再可見(jiàn)activities的進(jìn)程。決定是否終結(jié)一個(gè)進(jìn)程取決于這個(gè)進(jìn)程里面的組件運(yùn)行的狀態(tài)。下面我們會(huì)討論 kill進(jìn)程時(shí)所用到的一些規(guī)則。

進(jìn)程的生命周期

作為一個(gè)多任務(wù)的系統(tǒng)，Android 當(dāng)然系統(tǒng)能夠盡可能長(zhǎng)的保留一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程。但是由于新的或者更重要的進(jìn)程需要更多的內(nèi)存，系統(tǒng)不得不逐漸終結(jié)老的進(jìn)程來(lái)獲取內(nèi)存。為了聲明哪些進(jìn)程需要保 留，哪些需要kill，系統(tǒng)根據(jù)這些進(jìn)程里面的組件以及這些組件的狀態(tài)為每個(gè)進(jìn)程生成了一個(gè)“重要性層級(jí)” 。處于***重要性層級(jí)的進(jìn)程將會(huì)***時(shí)間被清楚，接著時(shí)重要性高一點(diǎn)，然后依此類(lèi)推，根據(jù)系統(tǒng)需要來(lái)終結(jié)進(jìn)程。

在這個(gè)重要性層級(jí)里面有5個(gè)等級(jí)。下面的列表按照重要性排序展示了不同類(lèi)型的進(jìn)程（***種進(jìn)程是最重要的，因此將會(huì)在***被kill）:

1. Foreground 進(jìn)程 一個(gè)正在和用戶進(jìn)行交互的進(jìn)程。 如果一個(gè)進(jìn)程處于下面的狀態(tài)之一，那么我們可以把這個(gè)進(jìn)程稱(chēng)為 foreground 進(jìn)程:
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)與用戶交互的 Activity  (這個(gè) Activity的 onResume() 方法被調(diào)用)。
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)綁定了與用戶交互的activity的 Service 。
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)運(yùn)行在”in the foreground”狀態(tài)的 Service —這個(gè) service 調(diào)用了 startForeground()方法。
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)正在運(yùn)行的它的生命周期回調(diào)函數(shù) (onCreate(), onStart(), oronDestroy())的 Service 。
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)正在運(yùn)行 onReceive() 方法的 BroadcastReceiver 。

   一般說(shuō)來(lái)，任何時(shí)候，系統(tǒng)中只存在少數(shù)的 foreground 進(jìn)程。 只有在系統(tǒng)內(nèi)存特別緊張以至于都無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行下去的時(shí)候，系統(tǒng)才會(huì)通過(guò)kill這些進(jìn)程來(lái)緩解內(nèi)存壓力。在這樣的時(shí)候系統(tǒng)必須kill一些 （Generally, at that point, the device has reached a memory paging state，這句如何翻譯較好呢）foreground 進(jìn)程來(lái)保證 用戶的交互有響應(yīng)。

2. Visible 進(jìn)程 一個(gè)進(jìn)程沒(méi)有任何 foreground 組件, 但是它還能影響屏幕上的顯示。 如果一個(gè)進(jìn)程處于下面的狀態(tài)之一，那么我們可以把這個(gè)進(jìn)程稱(chēng)為 visible 進(jìn)程:
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)沒(méi)有在foreground 狀態(tài)的 Activity ，但是它仍然被用戶可見(jiàn) (它的 onPause() 方法已經(jīng)被調(diào)用)。這種情況是有可能出現(xiàn)的，比如，一個(gè) foreground activity 啟動(dòng)了一個(gè) dialog，這樣就會(huì)讓之前的 activity 在dialog的后面部分可見(jiàn)。
   • 進(jìn)程包含了一個(gè)綁定在一個(gè)visible（或者foreground）activity的 Service 。

   一個(gè) visible 進(jìn)程在系統(tǒng)中是相當(dāng)重要的，只有在為了讓所有的foreground 進(jìn)程正常運(yùn)行時(shí)才會(huì)考慮去kill visible 進(jìn)程。

3. Service 進(jìn)程 一個(gè)包含著已經(jīng)以 startService() 方法啟動(dòng)的 Service 的 進(jìn)程，同時(shí)還沒(méi)有進(jìn)入上面兩種更高級(jí)別的種類(lèi)。盡管 service 進(jìn)程沒(méi)有與任何用戶所看到的直接關(guān)聯(lián)，但是它們經(jīng)常被用來(lái)做用戶在意的事情（比如在后臺(tái)播放音樂(lè)或者下載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)），所以系統(tǒng)也只會(huì)在為了保證所有的 foreground and visible 進(jìn)程正常運(yùn)行時(shí)kill掉 service 進(jìn)程。
4. Background 進(jìn)程 一個(gè)包含了已不可見(jiàn)的activity的 進(jìn)程 (這個(gè) activity 的 onStop() 已 經(jīng)被調(diào)用)。這樣的進(jìn)程不會(huì)直接影響用戶的體驗(yàn)，系統(tǒng)也可以為了foreground 、visible 或者 service 進(jìn)程隨時(shí)kill掉它們。一般說(shuō)來(lái)，系統(tǒng)中有許多的 background 進(jìn)程在運(yùn)行，所以將它們保持在一個(gè)LRU (least recently used)列表中可以確保用戶最近看到的activity 所屬的進(jìn)程將會(huì)在***被kill。如果一個(gè) activity 正確的實(shí)現(xiàn)了它的生命周期回調(diào)函數(shù)，保存了自己的當(dāng)前狀態(tài)，那么kill這個(gè)activity所在的進(jìn)程是不會(huì)對(duì)用戶在視覺(jué)上的體驗(yàn)有影響的，因?yàn)楫?dāng)用戶 回退到這個(gè) activity時(shí)，它的所有的可視狀態(tài)將會(huì)被恢復(fù)。查看 Activities 可以獲取更多如果保存和恢復(fù)狀態(tài)的文檔。
5. Empty 進(jìn)程 一個(gè)不包含任何活動(dòng)的應(yīng)用組件的進(jìn)程。 這種進(jìn)程存在的唯一理由就是緩存。為了提高一個(gè)組件的啟動(dòng)的時(shí)間需要讓組件在這種進(jìn)程里運(yùn)行。為了平衡進(jìn)程緩存和相關(guān)內(nèi)核緩存的系統(tǒng)資源，系統(tǒng)需要kill這些進(jìn)程。

Android是根據(jù)進(jìn)程中組件的重要性盡可能高的來(lái)評(píng)級(jí)的。比如，如果一個(gè)進(jìn)程包含來(lái)一個(gè) service 和一個(gè)可見(jiàn) activity，那么這個(gè)進(jìn)程將會(huì)被評(píng)為 visible 進(jìn)程，而不是 service 進(jìn)程。

另外，一個(gè)進(jìn)程的評(píng)級(jí)可能會(huì)因?yàn)槠渌栏皆谒厦娴倪M(jìn)程而被提升—一個(gè)服務(wù)其他進(jìn)程的進(jìn)程永遠(yuǎn)不會(huì)比它正在服務(wù)的進(jìn)程評(píng)級(jí)低的。比如，如果進(jìn)程A中 的一個(gè) content provider 正在為進(jìn)程B中的客戶端服務(wù)，或者如果進(jìn)程A中的一個(gè) service 綁定到進(jìn)程B中的一個(gè)組件，進(jìn)程A的評(píng)級(jí)會(huì)被系統(tǒng)認(rèn)為至少比進(jìn)程B要高。

因?yàn)檫M(jìn)程里面運(yùn)行著一個(gè) service 的評(píng)級(jí)要比一個(gè)包含background activities的進(jìn)程要高，所以當(dāng)一個(gè) activity 啟動(dòng)長(zhǎng)時(shí)操作時(shí)，***啟動(dòng)一個(gè) service 來(lái) 做這個(gè)操作，而不是簡(jiǎn)單的創(chuàng)建一個(gè)worker線程—特別是當(dāng)這個(gè)長(zhǎng)時(shí)操作可能會(huì)拖垮這個(gè)activity。比如，一個(gè)需要上傳圖片到一個(gè)網(wǎng)站的 activity 應(yīng)當(dāng)開(kāi)啟一個(gè)來(lái)執(zhí)行這個(gè)上傳操作。這樣的話，即使用戶離開(kāi)來(lái)這個(gè)activity也能保證上傳動(dòng)作在后臺(tái)繼續(xù)。使用 service 可以保證操作至少處于”service process” 這個(gè)優(yōu)先級(jí)，無(wú)論這個(gè)activity發(fā)生了什么。這也是為什么 broadcast receivers 應(yīng)該使用 services 而不是簡(jiǎn)單的將耗時(shí)的操作放到線程里面。

線程

當(dāng)一個(gè)應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)為它創(chuàng)建一個(gè)線程，稱(chēng)為“主線程”。這個(gè)線程很重要因?yàn)樗?fù)責(zé)處理調(diào)度事件到相關(guān)的 user interface widgets，包括繪制事件。你的應(yīng)用也是在這個(gè)線程里面與來(lái)自Android UI toolkit (包括來(lái)自 android.widget 和 android.view 包的組件)的組件進(jìn)行交互。因此，這個(gè)主線程有時(shí)候也被稱(chēng)為 UI 線程。

系統(tǒng)沒(méi)有為每個(gè)組件創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的線程。同一進(jìn)程里面的所有組件都是在UI 線程里面被實(shí)例化的，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)組件的調(diào)用都是用過(guò)這個(gè)線程進(jìn)行調(diào)度的。所以，響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)用的方法（比如 onKeyDown() 方法是用來(lái)捕捉用戶動(dòng)作或者一個(gè)生命周期回調(diào)函數(shù)）都運(yùn)行在進(jìn)程的UI 線程里面。

比如，當(dāng)用戶點(diǎn)擊屏幕上的按鈕，你的應(yīng)用的UI 線程會(huì)將這個(gè)點(diǎn)擊事件傳給 widget，接著這個(gè)widget設(shè)置它的按壓狀態(tài)，然后發(fā)送一個(gè)失效的請(qǐng)求到事件隊(duì)列。這個(gè)UI 線程對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行出隊(duì)操作，然后處理（通知這個(gè)widget重新繪制自己）。

當(dāng)你的應(yīng)用與用戶交互對(duì)響應(yīng)速度的要求比較高時(shí)，這個(gè)單線程模型可能會(huì)產(chǎn)生糟糕的效果（除非你很好的實(shí)現(xiàn)了你的應(yīng)用）。特別是，當(dāng)應(yīng)用中所有的事情 都發(fā)生在UI 線程里面，那些訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等長(zhǎng)時(shí)操作都會(huì)阻塞整個(gè)UI線程。當(dāng)整個(gè)線程被阻塞時(shí)，所有事件都不能被傳遞，包括繪制事件。這在用戶看來(lái)，這個(gè) 應(yīng)用假死了。甚至更糟糕的是，如果UI 線程被阻塞幾秒（當(dāng)前是5秒）以上，系統(tǒng)將會(huì)彈出臭名昭著的 “application not responding” (ANR) 對(duì)話框。這時(shí)用戶可能選擇退出你的應(yīng)用甚至卸載。

另外，Android的UI 線程不是線程安全的。所以你不能在一個(gè)worker 線程操作你的UI—你必須在UI線程上對(duì)你的UI進(jìn)行操作。這有兩條簡(jiǎn)單的關(guān)于Android單線程模型的規(guī)則：

1. 不要阻塞 UI 線程
2. 不要在非UI線程里訪問(wèn) Android UI toolkit

Worker 線程

由于上面對(duì)單一線程模型的描述，保證應(yīng)用界面的及時(shí)響應(yīng)同時(shí)UI線程不被阻塞變得很重要。如果你不能讓?xiě)?yīng)用里面的操作短時(shí)被執(zhí)行玩，那么你應(yīng)該確保把這些操作放到獨(dú)立的線程里(“background” or “worker” 線程)。

比如，下面這段代碼在一個(gè)額外的線程里面下載圖片并在一個(gè) ImageView顯示：

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

起先這段代碼看起來(lái)不錯(cuò)，因?yàn)樗鼊?chuàng)建一個(gè)新的線程來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)操作。然而，它違反來(lái)單一線程模型的第二條規(guī)則: 不在非UI線程里訪問(wèn) Android UI toolkit—這個(gè)例子在一個(gè)worker線程修改了 ImageView 。這會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)期的結(jié)果，而且還難以調(diào)試。

為了修復(fù)這個(gè)問(wèn)題，Android提供了幾個(gè)方法從非UI線程訪問(wèn)Android UI toolkit 。詳見(jiàn)下面的這個(gè)列表：

• Activity.runOnUiThread(Runnable)
• View.post(Runnable)
• View.postDelayed(Runnable, long)

那么，你可以使用 View.post(Runnable) 方法來(lái)修改之前的代碼：

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)在這個(gè)方案的線程安全的：這個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作在獨(dú)立線程中完成后，UI線程便會(huì)對(duì)ImageView 進(jìn)行操作。

然而，隨著操作復(fù)雜性的增長(zhǎng)，代碼會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越難維護(hù)。為了用worker 線程處理更加復(fù)雜的交互，你可以考慮在worker線程中使用Handler ，用它來(lái)處理UI線程中的消息。也許***的方案就是繼承 AsyncTask 類(lèi)，這個(gè)類(lèi)簡(jiǎn)化了需要同UI進(jìn)行交互的worker線程任務(wù)的執(zhí)行。

使用 AsyncTask

AsyncTask 能讓你在UI上進(jìn)行異步操作。它在一個(gè)worker線程里進(jìn)行一些阻塞操作然后把結(jié)果交給UI主線程，在這個(gè)過(guò)程中不需要你對(duì)線程或者h(yuǎn)andler進(jìn)行處理。

使用它，你必須繼承 AsyncTask 并實(shí)現(xiàn) doInBackground() 回調(diào)方法，這個(gè)方法運(yùn)行在一個(gè)后臺(tái)線程池里面。如果你需要更新UI，那么你應(yīng)該實(shí)現(xiàn)onPostExecute()，這個(gè)方法從 doInBackground() 取出結(jié)果，然后在 UI 線程里面運(yùn)行，所以你可以安全的更新你的UI。你可以通過(guò)在UI線程調(diào)用 execute()方法來(lái)運(yùn)行這個(gè)任務(wù)。

比如，你可以通過(guò)使用 AsyncTask來(lái)實(shí)現(xiàn)之前的例子：

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是安全的了，代碼也更加簡(jiǎn)單了，因?yàn)锳syncTask把worker線程里做的事和UI線程里要做的事分開(kāi)了。

你應(yīng)該閱讀一下 AsyncTask 的參考文檔以便更好的使用它。下面就是一個(gè)對(duì) AsyncTask 如何作用的快速的總覽：

• 你可以具體設(shè)置參數(shù)的類(lèi)型，進(jìn)度值，任務(wù)的終值，使用的范型
•  doInBackground() 方法自動(dòng)在 worker 線程執(zhí)行
• onPreExecute(), onPostExecute(), 和 onProgressUpdate() 方法都是在UI線程被調(diào)用
•  doInBackground() 的返回值會(huì)被送往 onPostExecute()方法
• 你可以隨時(shí)在 doInBackground()方法里面調(diào)用 publishProgress() 方法來(lái)執(zhí)行UI 線程里面的onProgressUpdate() 方法
• 你可以從任何線程取消這個(gè)任務(wù)

注意: 你在使用worker線程的時(shí)候可能會(huì)碰到的另一個(gè)問(wèn)題就是因?yàn)?a >runtime configuration change (比如用戶改變了屏幕的方向)導(dǎo)致你的activity不可預(yù)期的重啟，這可能會(huì)kill掉你的worker線程。為了解決這個(gè)問(wèn)題你可以參考 Shelves 這個(gè)項(xiàng)目。

線程安全的方法

在某些情況下，你實(shí)現(xiàn)的方法可能會(huì)被多個(gè)線程所調(diào)用，因此你必須把它寫(xiě)出線程安全的。

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文地址：Android的進(jìn)程與線程