Android -- 進程和線程
PS：來源 - 進程和線程
當某個應用組件啓動且該應用沒有運行其他任何組件時，Android 系統會使用單個執行線程爲應用啓動新的 Linux 進程。默認情況下，同一應用的所有組件在相同的進程和線程（稱爲“主”線程）中運行。 如果某個應用組件啓動且該應用已存在進程（因爲存在該應用的其他組件），則該組件會在此進程內啓動並使用相同的執行線程。 但是，您可以安排應用中的其他組件在單獨的進程中運行，併爲任何進程創建額外的線程。
本文檔介紹進程和線程在 Android 應用中的工作方式。
進程
默認情況下，同一應用的所有組件均在相同的進程中運行，且大多數應用都不會改變這一點。 但是，如果您發現需要控制某個組件所屬的進程，則可在清單文件中執行此操作。
各類組件元素的清單文件條目—<activity>、<service>、<receiver> 和 <provider>—均支持 android:process 屬性，此屬性可以指定該組件應在哪個進程運行。您可以設置此屬性，使每個組件均在各自的進程中運行，或者使一些組件共享一個進程，而其他組件則不共享。 此外，您還可以設置 android:process，使不同應用的組件在相同的進程中運行，但前提是這些應用共享相同的 Linux 用戶 ID 並使用相同的證書進行簽署。
此外，<application> 元素還支持 android:process 屬性，以設置適用於所有組件的默認值。
如果內存不足，而其他爲用戶提供更緊急服務的進程又需要內存時，Android 可能會決定在某一時刻關閉某一進程。在被終止進程中運行的應用組件也會隨之銷燬。 當這些組件需要再次運行時，系統將爲它們重啓進程。
決定終止哪個進程時，Android 系統將權衡它們對用戶的相對重要程度。例如，相對於託管可見 Activity 的進程而言，它更有可能關閉託管屏幕上不再可見的 Activity 的進程。 因此，是否終止某個進程的決定取決於該進程中所運行組件的狀態。 下面，我們介紹決定終止進程所用的規則。
進程生命週期
Android 系統將盡量長時間地保持應用進程，但爲了新建進程或運行更重要的進程，最終需要移除舊進程來回收內存。 爲了確定保留或終止哪些進程，系統會根據進程中正在運行的組件以及這些組件的狀態，將每個進程放入“重要性層次結構”中。 必要時，系統會首先消除重要性最低的進程，然後是重要性略遜的進程，依此類推，以回收系統資源。
重要性層次結構一共有 5 級。以下列表按照重要程度列出了各類進程（第一個進程最重要，將是最後一個被終止的進程）：
1、前臺進程
用戶當前操作所必需的進程。如果一個進程滿足以下任一條件，即視爲前臺進程：
- 託管用戶正在交互的 Activity（已調用 Activity 的 onResume() 方法）
- 託管某個 Service，後者綁定到用戶正在交互的 Activity
- 託管正在“前臺”運行的 Service（服務已調用 startForeground()）
- 託管正執行一個生命週期回調的 Service（onCreate()、onStart() 或 onDestroy()）
- 託管正執行其 onReceive() 方法的 BroadcastReceiver
2、可見進程
- 託管不在前臺、但仍對用戶可見的 Activity（已調用其 onPause() 方法）。例如，如果前臺 Activity 啓動了一個對話框，允許在其後顯示上一 Activity，則有可能會發生這種情況。
- 託管綁定到可見（或前臺）Activity 的 Service。
3、服務進程
4、後臺進程
5、空進程
此外，一個進程的級別可能會因其他進程對它的依賴而有所提高，即服務於另一進程的進程其級別永遠不會低於其所服務的進程。 例如，如果進程 A 中的內容提供程序爲進程 B 中的客戶端提供服務，或者如果進程 A 中的服務綁定到進程 B 中的組件，則進程 A 始終被視爲至少與進程 B 同樣重要。
由於運行服務的進程其級別高於託管後臺 Activity 的進程，因此啓動長時間運行操作的 Activity 最好爲該操作啓動服務，而不是簡單地創建工作線程，當操作有可能比 Activity 更加持久時尤要如此。例如，正在將圖片上傳到網站的 Activity 應該啓動服務來執行上傳，這樣一來，即使用戶退出 Activity，仍可在後臺繼續執行上傳操作。使用服務可以保證，無論 Activity 發生什麼情況，該操作至少具備“服務進程”優先級。 同理，廣播接收器也應使用服務，而不是簡單地將耗時冗長的操作放入線程中。
線程
應用啓動時，系統會爲應用創建一個名爲“主線程”的執行線程。 此線程非常重要，因爲它負責將事件分派給相應的用戶界面小部件，其中包括繪圖事件。 此外，它也是應用與 Android UI 工具包組件（來自 android.widget 和 android.view 軟件包的組件）進行交互的線程。因此，主線程有時也稱爲 UI 線程。
系統不會爲每個組件實例創建單獨的線程。運行於同一進程的所有組件均在 UI 線程中實例化，並且對每個組件的系統調用均由該線程進行分派。 因此，響應系統回調的方法（例如，報告用戶操作的 onKeyDown() 或生命週期回調方法）始終在進程的 UI 線程中運行。
例如，當用戶觸摸屏幕上的按鈕時，應用的 UI 線程會將觸摸事件分派給小部件，而小部件反過來又設置其按下狀態，並將失效請求發佈到事件隊列中。 UI 線程從隊列中取消該請求並通知小部件應該重繪自身。
在應用執行繁重的任務以響應用戶交互時，除非正確實現應用，否則這種單線程模式可能會導致性能低下。 具體地講，如果 UI 線程需要處理所有任務，則執行耗時很長的操作（例如，網絡訪問或數據庫查詢）將會阻塞整個 UI。 一旦線程被阻塞，將無法分派任何事件，包括繪圖事件。 從用戶的角度來看，應用顯示爲掛起。 更糟糕的是，如果 UI 線程被阻塞超過幾秒鐘時間（目前大約是 5 秒鐘），用戶就會看到一個讓人厭煩的“應用無響應”(ANR) 對話框。如果引起用戶不滿，他們可能就會決定退出並卸載此應用。
此外，Android UI 工具包並非線程安全工具包。因此，您不得通過工作線程操縱 UI，而只能通過 UI 線程操縱用戶界面。 因此，Android 的單線程模式必須遵守兩條規則：
- 不要阻塞 UI 線程
- 不要在 UI 線程之外訪問 Android UI 工具包
工作線程
例如，以下代碼演示了一個點擊偵聽器從單獨的線程下載圖像並將其顯示在 ImageView 中：
public void onClick(View v) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Bitmap b = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");
mImageView.setImageBitmap(b);
}
}).start();
}爲解決此問題，Android 提供了幾種途徑來從其他線程訪問 UI 線程。 以下列出了幾種有用的方法：
- Activity.runOnUiThread(Runnable)
- View.post(Runnable)
- View.postDelayed(Runnable, long)
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();
}但是，隨着操作日趨複雜，這類代碼也會變得複雜且難以維護。 要通過工作線程處理更復雜的交互，可以考慮在工作線程中使用 Handler 處理來自 UI 線程的消息。當然，最好的解決方案或許是擴展 AsyncTask 類，此類簡化了與 UI 進行交互所需執行的工作線程任務。
使用 AsyncTask
要使用它，必須創建 AsyncTask 的子類並實現 doInBackground() 回調方法，該方法將在後臺線程池中運行。 要更新 UI，應該實現 onPostExecute() 以傳遞 doInBackground() 返回的結果並在 UI 線程中運行，以便您安全地更新 UI。 稍後，您可以通過從 UI 線程調用 execute() 來運行任務。
例如，您可以通過以下方式使用 AsyncTask 來實現上述示例：
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);
}
}下面簡要概述了 AsyncTask 的工作方法，但要全面瞭解如何使用此類，您應閱讀 AsyncTask 參考文檔：
- 可以使用泛型指定參數類型、進度值和任務最終值
- 方法 doInBackground() 會在工作線程上自動執行
- onPreExecute()、onPostExecute() 和 onProgressUpdate() 均在 UI 線程中調用
- doInBackground() 返回的值將發送到 onPostExecute()
- 您可以隨時在 doInBackground() 中調用publishProgress()，以在 UI 線程中執行 onProgressUpdate()
- 您可以隨時取消任何線程中的任務
線程安全方法
這一點主要適用於可以遠程調用的方法，如綁定服務中的方法。如果對 IBinder 中所實現方法的調用源自運行 IBinder 的同一進程，則該方法在調用方的線程中執行。但是，如果調用源自其他進程，則該方法將在從線程池選擇的某個線程中執行（而不是在進程的 UI 線程中執行），線程池由系統在與 IBinder 相同的進程中維護。 例如，即使服務的 onBind() 方法將從服務進程的 UI 線程調用，在 onBind() 返回的對象中實現的方法（例如，實現 RPC 方法的子類）仍會從線程池中的線程調用。 由於一個服務可以有多個客戶端，因此可能會有多個池線程在同一時間使用同一 IBinder 方法。因此，IBinder 方法必須實現爲線程安全方法。
同樣，內容提供程序也可接收來自其他進程的數據請求。儘管 ContentResolver 和 ContentProvider 類隱藏瞭如何管理進程間通信的細節，但響應這些請求的 ContentProvider 方法（query()、insert()、delete()、update() 和 getType() 方法）將從內容提供程序所在進程的線程池中調用，而不是從進程的 UI 線程調用。 由於這些方法可能會同時從任意數量的線程調用，因此它們也必須實現爲線程安全方法。
進程間通信
Android 利用遠程過程調用 (RPC) 提供了一種進程間通信 (IPC) 機制，通過這種機制，由 Activity 或其他應用組件調用的方法將（在其他進程中）遠程執行，而所有結果將返回給調用方。 這就要求把方法調用及其數據分解至操作系統可以識別的程度，並將其從本地進程和地址空間傳輸至遠程進程和地址空間，然後在遠程進程中重新組裝並執行該調用。 然後，返回值將沿相反方向傳輸回來。 Android 提供了執行這些 IPC 事務所需的全部代碼，因此您只需集中精力定義和實現 RPC 編程接口即可。
要執行 IPC，必須使用 bindService() 將應用綁定到服務上。
