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Android 进程和线程模型

2022-06-06 12:59

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  Android进程模型

  在安装Android应用程序的时候,Android会为每个程序分配一个Linux用户ID,并设置相应的权限,这样其它应用程序不能访问此应用程序所拥有的数据和资源了。

  在 Linux 中,一个用户ID 识别一个给定用户;在 Android 上,一个用户ID 识别一个应用程序。应用程序在安装时被分配用户 ID,应用程序在设备上的存续期间内,用户ID 保持不变。

  默认情况下,每个apk运行在它自己的Linux进程中。当需要执行应用程序中的代码时,Android会启动一个jvm,即一个新的进程来执行,因此不同的apk运行在相互隔离的环境中。

  下图显示了:两个 Android 应用程序,各自在其自己的基本沙箱或进程上,他们是不同的Linux user ID。

  开发者也可以给两个应用程序分配相同的linux用户id,这样他们能访问对方所拥有的资源。

  为了保留系统资源,拥有相同用户id的应用程序可以运行在同一个进程中,共享同一个jvm。

  如下图,显示了两个 Android 应用程序,运行在同一进程上。

  不同的应用程序可以运行在相同的进程中。要实现这个功能,首先必须使用相同的私钥签署这些应用程序,然后必须使用 manifest 文件给它们分配相同的 Linux 用户 ID,这通过用相同的值/名定义 manifest 属性 android:sharedUserId 来做到。

  Android进程的知识补充

  下图是标准的Android 架构图

  其中我们可以看到在“Android本地库 & Java运行环境层”中,Android 运行时中,

  Dalvik是Android中的java虚拟机,可支持同时运行多个虚拟机实例;每个Android应用程序都在自己的进程中运行,都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例;

  所有java类经过java编译器编译,然后通过SDK中的dx工具转成.dex格式交由虚拟机执行。

  Android系统进程

  init进程(1号进程),父进程为0号进程,执行根目录底下的init可执行程序,是用户空间进程

  ——-> /system/bin/sh

  ——-> /system/bin/mediaserver

  ——-> zygote

  —————–> system_server

  —————–>com.android.phone

  —————–>android.process.acore(Home)

  … …

  kthreadd进程(2号进程),父进程为0号进程,是内核进程,其他内核进程都是直接或者间接以它为父进程

  Android的单线程模型

  当一个程序第一次启动时,Android会同时启动一个对应的主线程(Main Thread),主线程主要负责处理与UI相关的事件,如:用户的按键事件,用户接触屏幕的事件以及屏幕绘图事件,并把相关的事件分发到对应的组件进行处理。所以主线程通常又被叫做UI线程。

  在开发Android 应用时必须遵守单线程模型的原则: Android UI操作并不是线程安全的并且这些操作必须在UI线程中执行。

  如果在非UI线程中直接操作UI线程,会抛出android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views,这与普通的java程序不同。

  由于UI线程负责事件的监听和绘图,因此,必须保证UI线程能够随时响应用户的需求,UI线程里的操作应该向中断事件那样短小,费时的操作(如网络连接)需要另开线程,否则,如果UI线程超过5s没有响应用户请求,会弹出对话框提醒用户终止应用程序。

  如果在新开的线程中需要对UI进行设定,可能违反单线程模型,因此android采用一种复杂的Message Queue机制保证线程间通信

  Message Queue:

  Message Queue是一个消息队列,用来存放通过Handler发布的消息。Android在第一次启动程序时会默认会为UI thread创建一个关联的消息队列,可以通过Looper.myQueue()得到当前线程的消息队列,用来管理程序的一些上层组件,activities,broadcast receivers 等等。你可以在自己的子线程中创建Handler与UI thread通讯。

  通过Handler你可以发布或者处理一个消息或者是一个Runnable的实例。每个Handler都会与的一个线程以及该线程的消息队列管理。

  Looper扮演着一个Handler和消息队列之间通讯桥梁的角色。程序组件首先通过Handler把消息传递给Looper,Looper把消息放入队列。Looper也把消息队列里的消息广播给所有的Handler,Handler接受到消息后调用handleMessage进行处理。

  实例如下:

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    super.onCreate(savedInstanceState);    setContentView(R.layout.main);    editText = (EditText) findViewById(R.id.weather_city_edit);    Button button = (Button) findViewById(R.id.goQuery);    button.setOnClickListener(this);

   Looper looper = Looper.myLooper();  //得到当前线程的Looper实例,由于当前线程是UI线程也可以通过Looper.getMainLooper()得到     messageHandler = new MessageHandler(looper);  //此处甚至可以不需要设置Looper,因为 Handler默认使用当前线程的Looper }

public void onClick(View v) {    new Thread() {       public void run() {           Message message = Message.obtain();           message.obj = "abc";           messageHandler.sendMessage(message);  //发送消息        }    }.start(); }

Handler messageHandler = new Handler {    public MessageHandler(Looper looper) {       super(looper);   }    public void handleMessage(Message msg) {       setTitle((String) msg.obj);    } }

  对于这个实例,当这个activity执行完onCreate,onStart,onResume后,监听UI的各种事件(如Click点击事件)和消息(如Handler Message)。

  当我们点击一个按钮后,启动一个线程,线程执行结束后,通过handler发送一个消息,由于这个handler属于UI线程,因此这个消息也发送给UI线程,然后UI线程又把这个消息给handler处理,而这个handler是UI线程创造的,他可以访问UI组件,因此更新了页面。

  由于通过handler需要自己管理线程类,如果业务稍微复杂,代码看起来比较混乱,因此android提供了AsyncTask类来解决此问题。

  AsyncTask

  首先继承一下此类,实现以下若干方法:

  1)onPreExecute(),该方法将在执行实际的后台操作前被UI thread调用。可以在该方法中做一些准备工作,如在界面上显示一个进度条。

  2)doInBackground(Params...),将在onPreExecute 方法执行后马上执行,该方法运行在后台线程中。这里将主要负责执行那些很耗时的后台计算工作。

  可以调用publishProgress方法来更新实时的任务进度。该方法是抽象方法,子类必须实现。

  3)onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方法被调用后,UI thread将调用这个方法从而在界面上展示任务的进展情况,例如通过一个进度条进行展示。

  4)onPostExecute(Result),在doInBackground 执行完成后,onPostExecute 方法将被UI thread调用,后台的计算结果将通过该方法传递到UI thread.

  使用时需要遵循以下规则:

  1)Task的实例必须在UI thread中创建

  2)execute方法必须在UI thread中调用

  3)不要手动的调用这些方法,只调用execute即可

  4)该task只能被执行一次,否则多次调用时将会出现异常

  示例如下:

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.main);

       editText = (EditText) findViewById(R.id.weather_city_edit);        Button button = (Button) findViewById(R.id.goQuery);        button.setOnClickListener(this); }

public void onClick(View v) {        new GetWeatherTask().execute(“aaa”); }

class GetWeatherTask extends AsyncTask⁢<String, Integer, String> {     protected String doInBackground(String... params) {          return getWetherByCity(params[0]);     }     protected void onPostExecute(String result) {          setTitle(result);     } }


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