Android的进程和线程模型分析
Android的进程和线程模型分析
飞上北极星 发表于7个月前
Android的进程和线程模型分析
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原文转载自:http://blog.csdn.net/ithomer/article/details/8027442

这篇文章主要从五个方面来介绍Android的进程和线程模型:

1、Android进程模型

2、Android进程的相关知识的补充,

3、Android系统进程,

4、Android的单线程模型

5、Message Queue的异步任务

6、Async Task分析。

【注】结合Linux的进程模型,对比Android应用的进程模型分析,可以更加深刻的理解


1、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,这样其它应用程序就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,这样他们就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。


2、Android进程知识补充

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。


3、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


4、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,就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


5、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都会与唯一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:

[java]  view plain copy print ?
  1. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {  
  2.     private EditText etTXT;  
  3.     private Button btnTXT;  
  4.     private TextView tvTXT;  
  5.       
  6.     private MessageHandler messageHandler;  
  7.   
  8.     @Override   
  9.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  10.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  11.         setContentView(R.layout.activity_main);  
  12.           
  13.         etTXT = (EditText)findViewById(R.id.etTXT);  
  14.         btnTXT = (Button)findViewById(R.id.btnTXT);  
  15.         tvTXT = (TextView)findViewById(R.id.tvTXT);  
  16.           
  17.         btnTXT.setOnClickListener(this);          
  18.         Looper looper = Looper.myLooper();          // 得到当前线程的Looper实例  
  19.         Looper looper2 = Looper.getMainLooper();        // 由于当前线程是UI线程,所以也可以通过Looper.getMainLooper()得到  
  20.         messageHandler = new MessageHandler(looper);    // 此处甚至可以不需要设置Looper,因为 Handler默认就使用当前线程的Looper      
  21.     }  
  22.   
  23.     @Override   
  24.     public void onClick(View v) {  
  25.         new Thread(){  
  26.             @Override   
  27.             public void run(){  
  28.                 Message msg = Message.obtain();  
  29.                 msg.obj = etTXT.getText().toString();  
  30.                 messageHandler.sendMessage(msg);  
  31.             }  
  32.         }.start();  
  33.     }  
  34.       
  35.     // 构造Hanlder  
  36.     class MessageHandler extends Handler{  
  37.         public MessageHandler(Looper looper){  
  38.             super(looper);  
  39.         }  
  40.           
  41.         @Override   
  42.         public void handleMessage(Message msg){  
  43.             tvTXT.setText((String)msg.obj);  
  44.         }  
  45.     }  
  46. }  

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

当点击一个按钮后启动线程,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,它可以访问UI组件,因此就更新了页面。

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


6、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:

[java]  view plain copy print ?
  1. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {  
  2.     private EditText etTXT;  
  3.     private Button btnTXT;  
  4.     private TextView tvTXT;  
  5.       
  6.     @Override   
  7.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  8.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  9.         setContentView(R.layout.activity_main);  
  10.           
  11.         etTXT = (EditText)findViewById(R.id.etTXT);  
  12.         btnTXT = (Button)findViewById(R.id.btnTXT);  
  13.         tvTXT = (TextView)findViewById(R.id.tvTXT);  
  14.           
  15.         btnTXT.setOnClickListener(this);          
  16.     }  
  17.   
  18.     @Override  
  19.     public void onClick(View v) {  
  20.         String txt = etTXT.getText().toString();  
  21.         new MyTask().execute(txt);  
  22.     }  
  23.       
  24.     // 构造AsyncTask  
  25.     class MyTask extends AsyncTask<String, Integer, String>{  
  26.         @Override  
  27.         protected String doInBackground(String... params) {     // 在后台执行后返回结果 result  
  28.             return params[0].toString();  
  29.         }  
  30.       
  31.         @Override  
  32.         protected void onPostExecute(String result) {       // 捕获后台返回的结果 result  
  33.             tvTXT.setText(result.toString());       // 显示结果result  
  34.         }  
  35.     }  
  36. }  

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