探讨Android6.0及以上系统APP常驻内存(保活)实现-争宠篇

作者：裂缝中的阳光dg

原文：http://blog.csdn.net/andrexpert/article/details/75045678

GitHub：https://github.com/luyifei666/KeepingAppAlive

文章目录

• 前言

• APP保活核心思想归纳

• 市场主流运动类APP分析

  • 咕 咚(v 7.17.0)

  • 乐动力(v7.3.2)

  • 悦动圈(v3.1.2.9)

• APP保活方案探讨

  • 开启前台Service，“逼君上位”

  • 监听锁屏广播，“制造‘1像素’惨案”

  • 循环播放一段无声音频，"打造金刚不坏之身"

  • 测试结果

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前言

  APP常驻内存(保活)，旧事重提，距离上一次的研究亦有半年有余。最近，用户反馈说多进程守护方案（http://blog.csdn.net/andrexpert/article/details/53485360）在华为Mate8(7.0)保活效果不是很好，有时候还是不能及时收到消息，于是，又带着怀疑的眼光，重新找回原来的代码进行测试，顺便分析了市场上主流运动类APP保活方法(微信、手Q就算了，富人家的孩子，不具代表性)，同时也对系统对内存中APP的管理规则进行了进一步探索。本文便是对最近一周的探索、学习、测试的总结之一，以备将来不时之需。

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APP保活核心思想归纳

  对于Android6.0及其以上系统APP保活，我觉得主要还是通过这两个方面进行，即：降低omm_adj值，尽量保证进程不被系统杀死；进程被杀死后，通过其他方式将进程复活。但需要明白的是，面对各手机厂商的深度定制和谷歌越来越严格的资源管理机制，这两种方式结合的保活不是永久的，只能是相对存在，不同的机型结果也是不一样的。

由于篇幅限制，本文主要剖析下通过何种方式降低oom_adj的值来降低APP被杀的几率，以及oom_adj值是怎样做到的？接下来，我们需要了解下Android系统回收内存中的进程所依据的规则：进程在内存中时活动主要有五种状态，即前台进程、可见进程、服务进程、后台进程、空进程，这几种状态的进程优先级由高到低，oom_adj值由低到高(在ProcessList定义)，然后Android系统会根据当前系统资源和进程oom_adj值来回收相应的进程，前台进程一般不会被回收，空进程最容易被回收，这种管理规则就是"传说中"的Low Memory Killer。为了更直观的了解这套规则，我画了个表：

注：优先级1表示最高级，普通进程的oom_adj>=0，系统进程oom_adj<0，系统会根据相应的内存阀值对符合某段oom_adj值的进程进行回收。另外，oom_adj值也会随着占用物理内存越大而增大，系统进程绝对不会被系统杀死。

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市场主流运动类APP分析

 咕 咚(v 7.17.0)

(1) 一键清理/滑动清理

a. 当"咕咚"处于停止状态，其进程被杀死，通知栏图标被清理，等待几分钟没有 自动重启，当重新进入“咕咚”时，会从欢迎界面重新进入；
b. 当"咕咚"处于运动进行状态，进程死亡，通知栏图标被清除，等待几分钟没有自动重启，但当重新进入“咕咚”时，其直接显示运动界面，而没有从欢迎界面进入，运动时间等状态与被清理时一样；
c. 当"咕咚"处于运动暂停状态，其进程正常存活，通知栏图标正常显示。如果是单独清理，进程死亡，通知栏图标被清除；但当重新进入“咕咚”时，其直接显示运动界面，而没有从欢迎界面进入，运动时间等状态与被清理时一样；

(2) 黑屏/锁屏

a. 当"咕咚"处于停止状态，退到后台，锁屏进入黑屏状态，等待5分钟，进程死亡，通知栏被清除；
b. 当"咕咚"处于运动进行状态，退到后台，锁屏进入黑屏状态，然后再进入系统，“咕咚”跑步界面自动弹出。再次锁屏，等待20分钟，进程没有被杀死，"咕咚"跑步界面自动弹出，运动状态保持不变；
c. 当"咕咚"处于运动暂停状态，退到后台，锁屏进入黑屏状态，然后再进入系统，"咕咚"跑步界面自动弹出。再次锁屏。等待20分钟，进程没有被杀死，"咕咚"跑步界面自动弹出，运动状态保持不变；
* 前提："手机管家->锁屏清理应用"关闭；
 "手机管家->自启管理"关闭；
运动状态，禁用返回键，用户只能从Home键退到后台
运动界面文字闪烁或运动计时
断网

* 分析：当"咕咚"处于停止状态时，一键清理和黑屏状态会被杀死，说明在没有进入运动界面之前，其保活机制没有被启动(即没有使运动界面切换到后台等)。当“咕咚”处于运动状态时，一键清理和黑屏状态没有被杀死(滑动清理除外)，说明已经启动保活机制：①"咕咚"禁止了返回键，以保证运动Activity不被销毁；②不断更新通知栏计时，以保证APP始终在前台，防止被系统回收；③"咕咚"被清理后能够自动重启，通知被删除后自动弹出，说明可能有另外一个东西(进程或Service)监听器运动Service(或进程)存活状态，当Service被销毁时，立马将其拉起来；④“咕咚”被强制停止或清理杀死后，再次进入会直接显示运动界面且能够保持杀死之前的运动状态，说明其可能利用配置文件记录了相关状态；⑤锁屏/解锁后，"咕咚"运动界面会自动弹出，说明其利用了广播机制对锁屏广播进行监听，弹出Activity以保证进程始终在前台；

* 结论：常驻通知栏，双进程守护，广播锁屏，自定义锁屏

* 备注：以上为华为Mate8(7.0)测试结果；其他如三星C9(6.0)保活较好，特别是当一键清理时，"咕咚会自动启动，估计是使用了进程守护策略，而三星使用的是原生系统，因此结果你懂得；360F4(6.0)保活很差，不愧是流氓中的战斗机，以更流氓的方式干掉流氓APP；

乐动力(v7.3.2)

(1) 一键清理 / 滑动清理
      三星C9(6.0)：无论何种状态，"乐动力" 进程被杀死，等待几分钟，没有自动启动；
      360F4(6.0)：无论何种状态，"乐动力" 进程被杀死，等待几分钟，没有自动启动；
      华为Mate8(7.0)：无论何种状态，"乐动力" 进程被杀死，等待几分钟，没有自动启动；
(2) 锁屏/黑屏
 a. 当"乐动力"处于停止状态，退到后台，锁屏，等待5分钟，进程死亡，通知栏被清除；
 b. 当"乐动力"处于运动暂停状态，退到后台，锁屏再开启，运动界面被切换到前台，并强制弹出自定义锁屏界面(覆盖在系统锁屏界面之上)；再次锁屏，等待20分钟，应用进程存活；
 c. 当"乐动力"处于运动进行状态，退到后台，锁屏再开启，运动界面被切换到前台，并强制弹出自定义锁屏界面(覆盖在系统锁屏界面之上)；再次锁屏，等待20分钟，应用进程存活；
* 前提："手机管家->锁屏清理应用"关闭；
"手机管家->自启管理"关闭；
运动状态，禁用返回键，用户只能从Home键退到后台
断网

* 分析：当"乐动力"处于停止状态时，黑屏状态下，其在短时间内被系统杀死，说明保活机制没有启用；但当处于运动暂停或进行状态时，"乐动力"在一段时间内没有被杀死，且当锁屏时，"乐动力"会自动将运动界面切换到前台，此外，还会强制弹出自定锁屏界面，这就说明"乐动力"的保活机制很可能是利用监听锁屏广播强制将相关界面切换到前台，以提高"乐动力"在黑屏状态下的存活率。

* 结论：常驻通知栏，广播锁屏，自定义锁屏

悦动圈(v3.1.2.9)

(1) 一键清理 / 滑动清理
      三星C9(6.0)：效果与乐动力一致；
      360F4(6.0)：效果与乐动力一致；
      华为Mate8(7.0)：效果与乐动力一致；
(2) 锁屏/黑屏
a. 当"悦动圈"处于停止状态，退到后台，锁屏，等待3分钟，进程死亡，通知栏被清除；
b. 当"悦动圈"处于运动暂停状态时，自定义锁屏、切换界面到前台与咕咚、乐动力一样，效果一致；
c. 当"悦动圈"处于运动进行状态时，自定义锁屏、切换界面到前台与咕咚、乐动力一样，效果一致；

* 结论：常驻通知栏，广播锁屏，自定义锁屏

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APP保活方案探讨

经过上面的讨论分析，"咕咚"、"乐动力"等这类APP主要是通过监听锁屏、网络等系统广播，将进程置于前台以提高进程的级别，从而防止进程不那么轻易被系统干掉。另外，"咕咚"可能还使用了相关的进程被清理复活策略。当然，对于复活策略，我们下一篇文章再探讨，本文主要讨论以上APP是通过哪些方式降低进程omm_adj值，防止其被系统杀死的。

    为了达到与"咕咚"等APP类似效果，我们模拟这么一种场景：当用户登录测试APP后，先不开启保活功能；当用户开始跑步时，开启保活功能，然后再在这基础上做黑屏运行、一键清理、强制停止等功能测试。也就是说，Android项目中SplashActivity、LoginActivity只是配合我们"演戏"的，真正启动APP保活逻辑的是在SportsActivity，它将上演"后宫争宠"戏码。

好吧，小伙子，开始你的表演！

开启前台Service，“逼君上位”
    将Service置为前台，目的时提高进程Service的oom_adj值，以降低其被系统回收的几率。该方案的原理是，通过使用 startForeground()方法将当前Service置于前台来提高Service的优先级。需要注意的是，对API大于18而言 startForeground()方法需要弹出一个可见通知，如果你觉得不爽，可以开启另一个Service将通知栏移除，其oom_adj值还是没变的。实现代码如下：
a) DaemonService.java 

讲解一下：
       这里还用到了两个技巧：一是在onStartCommand方法中返回START_STICKY，其作用是当Service进程被kill后，系统会尝试重新创建这个Service，且会保留Service的状态为开始状态，但不保留传递的Intent对象，onStartCommand方法一定会被重新调用。其二在onDestory方法中重新启动自己，也就是说，只要Service在被销毁时走到了onDestory这里我们就重新启动它。

b) CancelNoticeService.java

c) AndroidManifest.xml

讲解一下：

      总所周知，一个Service没有自己独立的进程，它一般是作为一个线程运行于它所在的应用进程中，且应用进程名称与包名一致。如果希望指定的组件和应用运行在指定的进程中，就需要通过android:process属性来为其创建一个进程，因此android:process=":daemon_service"就是让DaemonService运行在名为“com.jiangdg.keepappalive:daemon_service”进程中；android:enabled属性的作用是Android系统是否实例化应用程序中的组件；android:exported属性的作用是当前组件(Service)是否可以被包含本身以外的应用中的组件启动。

d) 测试结果
接下来，我们观察下KeepAppAlive进程的oom_adj值变化：
  首先，adb查看KeepAppAlive进程的进程号；E:\Android\StudioProject\KeepAppAlive>adb shell

 shell@trltechn:/ $ su
 root@trltechn:/ # ps | grep jiangdg

其次，观察KeepAppAlive进程在不同状态下的oom_adj值；
root@trltechn:/ # cat /proc/15689/oom_adj
root@trltechn:/ # cat /proc/16033/oom_adj

注意：如果执行su命令，提示"/system/bin/sh: su: not found"，说明手机设备没有被root。ps命令用于显示静态进程状态，top命令可以对进程进行实时监控，每次启动KeepAppAlive进程号都不一样。

监听锁屏广播，“制造‘1像素’惨案”

a) ScreenReceiverUtil.java

讲解一下：
    由于静态注册广播接收器，无法接收到系统的锁屏(Intent.ACTION_SCREEN_OFF)和开屏(Intent.ACTION_SCREEN_ON)广播，因此必须通过动态注册来监听。另外，这里还使用了接口将监听的结果回调给调用者。

b) ScreenManager.java

讲解一下：
    Java中为对象的引用分了四个级别：强引用、软引用、弱引用、虚引用。这里，我们使用了弱引用WeakReference来防止内存泄漏，为了解释这个问题，我们举这么一个例子：有两个类class A和class B，分别实例化这两个类得到a,b，其中a又作为实例化B时传入的构造参数，代码如下：
A a = new A();
B b = new B(a);
从这两行代码来看，a是对象A的引用，b是对象B的引用，对象B同时依赖于对象A，对象A和对象B之间形成了强引用。当a=null时，a不在指向对象A，通常情况下，对象A在不被其他对象引用时会被GC回收，但是由于B还依赖于对象A，对象A不会被GC回收，从而造成内存泄漏(除非b=null，对象A和对象B才会被GC同时回收)。如果使用弱引用的话，对象A只会被WeakReference所依赖，当a=null时，GC会回收它，从而避免了内存泄漏。

c) SinglePixelActivity.java

讲解一下：
    在UI界面架构中，每个Activity都包含一个Window对象，在Android中Window对象通常由PhoneWindow来实现，PhoneWindow将一个DecorView设置为整个应用窗口的根View，它作为窗口界面的顶层视图，封装了很多通用操作窗口的方法...好了，不扯远了，既然我们已经知道Window对象在一个Activity中的位置，这里我们通过getWindow方法来获得SinglePixelActivity 的Window对象，然后为其设置相关属性，比如窗体的大小、位置、坐标等，来达到所需的"1像素"界面效果。

d) SportsActivity.java

e) AndroidManifest.xml

讲解一下：
     android:launchMode属性用于指定activity的启动模式，总共分为四种，即standar模式，每次启动activity都会创建其实例，并加入到任务栈的栈顶；singleTop模式，每次启动activity如果栈顶时该activity则无需创建，其余情况都要创建该activity的实例；singleTask模式，如果被启动的activity的实例存在栈中，则不需要创建，只需要把此activity加入到栈顶，并把该activity以上的activity实例全部pop；singleInstance模式，将创建的activity实例放入单独的栈中，该栈只能存储这个实例，且是作为共享实例存在；

     android:configChanges属性用于捕获手机状态的改变，即当手机状态(如切换横竖屏、屏幕大小)改变时会保存当前活动状态重启Activity，由于SinglePixelActivity肩负着保活的特殊使命，这里使用android:configChanges属性防止Activity重启，它只是调用了onConfigurationChanged(Configuration newConfig)来通知手机状态的改变；
     android:excludeFromRecents属性用于控制SinglePixelActivity不在最近任务列表中显示；
     android:finishOnTaskLaunch属性用于标记当用户再起启动应用(TASK)时是否关闭已经存在的Activity的实例，false表示不关闭；
     android:theme属性用于指定Activity显示主题，这里我们自定义主题SingleActivityStyle

f) 测试结果

   监听锁屏广播，锁屏时将SportActivity置于前台(可见) 

监听锁屏广播，锁屏时开启SinglePixelActivity(1像素)

循环播放一段无声音频，"打造金刚不坏之身"

对于三星C9、Note4和华为4X来说，结合前台Service和悬浮界面(1像素)的保活方式，在用户不主动清理或强杀的情况下，测试APP的保活效果还是非常不错的。但是，对于华为Mate8来说，效果还是差强人意，尤其是当使用一键清理内存时，测试APP基本无法幸存。然后，"咕咚"却奇妙的活了下来，一键清理怎么也清不掉，正当自己百思不得其"姐"时，一个"恶心"的界面出现在我面前。尼玛！看到下面的红框框没，"咕咚"居然在后台循环播放一个无声音乐，难怪生命力这么旺盛，但是耗电也是杠杠的。好吧，不纠结这么多，这里只是从学技术的角度出发而研究，毕竟用户对耗电量还是很敏感的，不到万不得已还是收敛点，不要这么"风骚"，用户体验很重要，一不小心就"泻"了你。

a) PlayerMusicService.java

b) AndroidManifest.xml

测试结果
    这里在cmd窗口使用"ps | grep jiangdg"命令，如果进程在内存中存在，则打印进程信息；如果不存在，则没有信息。各机型测试情况如下：
    (1)华为Mate8(7.0)：将测试APP置于后台，前台Service在黑屏状态下1分钟之内被干掉，"1像素"悬浮Activity在黑屏状态下测试2小时依然存活，效果还可以。但是，当用户一键清理最近应用时，会被杀死，当在后台开启Serive循环播放一段无声音频时，一键清理依然存活，在置于后台的黑屏模式下存活12小时以上；

    (2)三星C9(6.0)：开启前台Service和1像素，KeepAppAlive在黑屏后台模式下存活9个小时以上，看样子原生系统还是温柔些；开启后台播放音频服务，用户一键清理最近应用成功保活；
    (3)华为4X(6.0)：效果同C9；
    (4) 三星Note4(5.0)：效果同C9；
注：Mate8循环播放一段无声音频，当用户点击一键清理最近应用时，KeepAppAlive不会被干掉，但是如果用户只选择清理KeepAppAlive时，也会被杀死，这与"咕咚"保活效果一致。

三星C9(6.0)：运行Demo，后台黑屏保活效果

华为Mate8(7.0)：运行Demo，黑屏和一键清理保活效果

Github项目地址：https://github.com/jiangdongguo/KeepingAppAlive