进程和线程

打算换工作了，好多东西都忘掉了，因此这一系列的文章主要是为了面试，把一些基础的知识点捋一遍，眼看千遍不如手过一遍，我要把他们都写出来。打算用一个月的时间来准备面试！

今日主题：

进程和线程

先回顾下在项目开发中用到的跟进程和线程有关的东西：

1. 为App开启多进程
2. 进行跨进程通信IPC
3. 进程优先级有哪些？
4. 使用前台服务可以提高进程优先级
5. 不要在主线程中进行耗时操作
6. 不要在非主线程中更新UI
7. 线程和线程池

想想上面的这些问题，进程和线程的知识在实际开发中用处还是挺多的，本文主要讲解关于进程和线程的相关内容！

其中主要涉及如下内容：

1. Android中进程和线程的简介
2. 进程以及如何开启进程
3. 进程的生命周期有哪些？
4. 线程
5. 工作线程
6. 线程安全方法
7. 进程间通信

1. Android中进程和线程的简介

先看官方文档给出的解释：

当某个应用组件启动且该应用没有运行其他任何组件时，Android 系统会使用单个执行线程为应用启动新的 Linux 进程。默认情况下，同一应用的所有组件在相同的进程和线程（称为“主”线程）中运行。 如果某个应用组件启动且该应用已存在进程（因为存在该应用的其他组件），则该组件会在此进程内启动并使用相同的执行线程。 但是，您可以安排应用中的其他组件在单独的进程中运行，并为任何进程创建额外的线程。

我想说下我所理解的进程：

在Android中，只要一个App处于活动状态，那么这个App就存在至少一个进程，这还不包括为我们服务的各种系统进程，如果细说起来，那就多了。所谓的活动状态可以是在前台、后台，可以是Activity处于活动状态，也可以是Service处于活动状态！

再说下我所理解的线程：

在Android App中，至少存在一个主线程，如果我们开启了额外的线程进行耗时操作，那么久存在多个线程。

2. 进程以及如何开启进程

默认，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。如果要控制某个组件所需的进程，可以在清单文件中进行配置。

那么如何配置组件所需的进程呢？

各类组件元素在清单文件条目activity，service，receiver 和 provider都支持android:process属性，这个属性可以指定该组件在哪个进程中运行。你可以设置此属性，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，元素还支持android:process属性，以设置使用于所有组件的默认值。

在系统内存不足的情况下，系统会关闭一些进程为那些紧急需要内存的进程提供内存，那么关闭哪些进程呢？这就涉及到终止进程所用到的规则：进程的生命周期。

3. 进程的生命周期有哪些？

为了新建进程或运行更重要的进程，因此需要移除旧进程来回收内存。杀掉哪些进程来释放内存，这就要涉及到了进程的优先级即进程的生命周期。

下面来看看这几大生命周期：

• 前台进程
  用户正在进程交互的进程。如果满足以下任一条件，即可视为前台进程：

  • 托管用户正在交互的Activity（已调用Activity的onResume()方法）
  • 托管某个Service，后者绑定到用户正在交互的Activity上
  • 托管正在“前台”运行的Service（服务已调用startForeground()）
  • 托管正执行一个生命周期回调的 Service（onCreate()、 onStart()或onDestory()）
  • 托管正执行其onReceive()方法的BroadcastReceiver

  对于这些前台进程来说，不到万不得已，系统不会终止他们。那么，什么情况是万不得已的情况？

• 可见进程
  没有任何前台组件、但仍会影响用户在屏幕上所见内容的进程。如果一个进程满足以下任一条件，可视为可见进程：

  • 托管不在前台、但仍对用户可见的 Activity（已调用其 onPause() 方法）。例如，如果前台 Activity 启动了一个对话框，允许在其后显示上一 Activity，则有可能会发生这种情况。
  • 托管绑定到可见（或前台）Activity 的 Service。

除非为了维持所有前台进程同时运行而必须终止，否则系统不会终止这些进程。

• 服务进程

正在运行已使用 startService() 方法启动的服务且不属于上述两个更高类别进程的进程。尽管服务进程与用户所见内容没有直接关联，但是它们通常在执行一些用户关心的操作（例如，在后台播放音乐或从网络下载数据）。因此，除非内存不足以维持所有前台进程和可见进程同时运行，否则系统会让服务进程保持运行状态。

• 后台进程

包含目前对用户不可见的 Activity 的进程（已调用 Activity 的 onStop() 方法）。这些进程对用户体验没有直接影响，系统可能随时终止它们，以回收内存供前台进程、可见进程或服务进程使用。 通常会有很多后台进程在运行，因此它们会保存在 LRU （最近最少使用）列表中，以确保包含用户最近查看的 Activity 的进程最后一个被终止。如果某个 Activity 正确实现了生命周期方法，并保存了其当前状态，则终止其进程不会对用户体验产生明显影响，因为当用户导航回该 Activity 时，Activity 会恢复其所有可见状态。

• 空进程

不含任何活动应用组件的进程。保留这种进程的的唯一目的是用作缓存，以缩短下次在其中运行组件所需的启动时间。 为使总体系统资源在进程缓存和底层内核缓存之间保持平衡，系统往往会终止这些进程。

Notice：

由于运行服务的进程其级别高于托管后台 Activity 的进程，因此启动长时间运行操作的 Activity 最好为该操作启动服务，而不是简单地创建工作线程，当操作有可能比 Activity 更加持久时尤要如此。例如，正在将图片上传到网站的 Activity 应该启动服务来执行上传，这样一来，即使用户退出 Activity，仍可在后台继续执行上传操作。使用服务可以保证，无论 Activity 发生什么情况，该操作至少具备“服务进程”优先级。 同理，广播接收器也应使用服务，而不是简单地将耗时冗长的操作放入线程中。

4. 线程

android中线程主要分为：

1. 主线程，也就是：UI线程
2. 子线程，也就是：工作线程，当进行耗时操作的时候开启的线程。

在应用执行繁重的任务以响应用户交互时，除非正确实现应用，否则这种单线程模式可能会导致性能低下。具体来说，UI线程需要处理所有任务，则执行耗时很长的操作（例如，网络访问或数据库查询）将会阻塞整个UI。一旦线程被阻塞，将无法分派任何事件，包括绘图事件。这个时候，应用将会被挂起。如果UI线程被阻塞超过5秒中，就会抛出ANR。如果引起用户不满，他们可能会决定退出或卸载此应用。

此外，Android UI工具包并非线程安全工具包。因此，您不得通过工作线程操作UI，而只能通过UI线程操作用户界面。

因此，Android的单线程模式必须遵守两条规则：

1. 不要阻塞UI线程
2. 不要在UI线程之外访问Android UI工具包。

工作线程

根据上面两个规则，看下面的代码有什么问题：

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

上面的代码违反了单线程模式的第二条规则：不要在UI线程之外访问Android UI工具包，在上面的代码中从工作线程修改了UI线程中的ImageView。

为此，Android提供了几种途径来从其他线程访问UI线程。方法如下：

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

因此，可以这样修改上面的代码：

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();}

随着操作日趋复杂，这类代码也会变得复杂且难以维护。 要通过工作线程处理更复杂的交互，可以考虑在工作线程中使用 Handler 处理来自 UI 线程的消息。当然，最好的解决方案或许是扩展 AsyncTask 类，此类简化了与 UI 进行交互所需执行的工作线程任务。

关于AsyncTask的内容，此篇不再赘述，参见另篇博客：

Android多线程知识总结——源码分析

5. 线程安全方法

在某些情况下，您实现的方法可能会从多个线程调用，因此编写这些方法时必须确保其满足线程安全的要求。
这一点主要适用于可以远程调用的方法，如绑定服务中的方法。如果对 IBinder 中所实现方法的调用源自运行 IBinder的同一进程，则该方法在调用方的线程中执行。但是，如果调用源自其他进程，则该方法将在从线程池选择的某个线程中执行（而不是在进程的 UI 线程中执行），线程池由系统在与 IBinder 相同的进程中维护。 例如，即使服务的 onBind() 方法将从服务进程的 UI 线程调用，在 onBind() 返回的对象中实现的方法（例如，实现 RPC 方法的子类）仍会从线程池中的线程调用。 由于一个服务可以有多个客户端，因此可能会有多个池线程在同一时间使用同一 IBinder方法。因此，IBinder 方法必须实现为线程安全方法。
同样，内容提供程序也可接收来自其他进程的数据请求。尽管 ContentResolver 和 ContentProvider 类隐藏了如何管理进程间通信的细节，但响应这些请求的 ContentProvider 方法（query()、insert()、delete()、update() 和 getType() 方法）将从内容提供程序所在进程的线程池中调用，而不是从进程的 UI 线程调用。 由于这些方法可能会同时从任意数量的线程调用，因此它们也必须实现为线程安全方法。

6. 进程间通信

Android 利用远程过程调用 (RPC) 提供了一种进程间通信 (IPC) 机制，通过这种机制，由 Activity 或其他应用组件调用的方法将（在其他进程中）远程执行，而所有结果将返回给调用方。 这就要求把方法调用及其数据分解至操作系统可以识别的程度，并将其从本地进程和地址空间传输至远程进程和地址空间，然后在远程进程中重新组装并执行该调用。 然后，返回值将沿相反方向传输回来。 Android 提供了执行这些 IPC 事务所需的全部代码，因此您只需集中精力定义和实现 RPC 编程接口即可。

关于进程间通信IPC、服务的内容将在下一篇博客中进行中介绍！

参考文档：

1.Google官方文档：进程和线程
2.[Android开发艺术探索第11章]
3.[Android开发艺术探索第2章]